[論文レビュー] Higgs-radion interpretation of 750 GeV di-photon excess at the LHC

Aqeel Ahmed, Barry M. Dillon+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 12被引用数 36

ひとこと要約

本論文は、ATLASおよびCMSが観測した750 GeVの二光子過剰を5次元ランダル＝サンダー・モデルにおけるラディオン粒子として解釈する可能性を提案している。ヒッグス＝ラディオン状況は、750 GeVにおける観測された二光子断面積を再現すると同時に、125 GeVにおける標準模型に類似したヒッグス粒子を維持することができ、両者の信号を一貫した枠組みで説明可能である。

ABSTRACT

We present a possible interpretation of the excess in the di-photon channel at 750 GeV recently observed by ATLAS and CMS as the radion of the five-dimensional Randall-Sundrum model. We show that the Higgs-radion scenario can give a cross section comparable to those observed in the di-photon final state at 750 GeV while at the same time giving a very SM-like state at 125 GeV.

研究の動機と目的

• ATLASおよびCMSが観測した750 GeVの二光子共鳴を、高次元モデルにおけるラディオン状態として説明すること。
• 同じ理論的枠組みの中で125 GeVにおける標準模型のヒッグス粒子と整合性を保つこと。
• 750 GeVにおけるラディオンの二光子生成断面積が、実験的観測と同等の値をとることを達成すること。
• 1つのスカラー状態（ラディオン）が、750 GeVの過剰と125 GeVのヒッグス粒子の両方を矛盾なく説明できるかどうかを検討すること。

提案手法

• 歪みのある余剰次元を有する5次元ランダル＝サンダー・モデルを採用し、重力子のスピン-0励起状態としてラディオン状態を生成する。
• トップクォークおよびWボソンを介するループ誘導カップリングを通じて、ラディオンを750 GeVの二光子共鳴を引き起こすスカラー粒子として同定する。
• ラディオンが標準模型粒子とカップリングする際の性質が、125 GeVにおける観測されたヒッグスに類似した状態と整合することを保証する。
• ループレベルの寄与（トップクォークおよびWボソン）を用いて、LHCにおける750 GeVのラディオンの二光子生成断面積を計算する。
• 750 GeVの二光子信号強度と125 GeVのヒッグス信号性質の両方を同時に満たすようにモデルパラメータを調整する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 750 GeVの二光子過剰は、5次元ランダル＝サンダー・モデルにおけるラディオン状態として説明可能か？
• RQ2 ラディオン状況は、125 GeVにおける標準模型に類似したヒッグス粒子を矛盾なく許容するか？
• RQ3 このモデルにおける750 GeVのラディオンの予測二光子生成断面積はどの程度か？
• RQ4 ラディオンが光子および他の標準模型粒子とカップリングする性質は、実験的制約と整合するか？

主な発見

• 5次元ランダル＝サンダー・モデルにおけるラディオンは、ATLASおよびCMSが観測した過剰と一致する750 GeVにおける二光子断面積を生成できる。
• 同じスカラー系を通して、標準模型に類似したヒッグス粒子が125 GeVに自然に収容される。
• ラディオンの光子へのカップリングは、トップクォークおよびWボソンを介するループ図によって媒介され、二光子崩壊チャネルを可能にする。
• 125 GeVの共鳴子において標準模型予測からの大きなずれを回避し、観測されたヒッグス信号強度を保っている。