[論文レビュー] Impact of dimension-eight SMEFT operators in the EWPO and Triple Gauge Couplings analysis in Universal SMEFT

Tyler Corbett, Jay Desai+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2023

Advanced MRI Techniques and ApplicationsMedicine被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、ユニバーサルSMEFTにおいて、次元8の演算子までを含めた電弱精度観測量（EWPO）および二ボソン生成の包括的分析を、ユニバーサルでCおよびP保存の新物理を仮定して実施している。LHCデータが、三ボソン結合定数に寄与する次元6および次元8の演算子のウィルソン係数を独立して制約できることを示しており、この枠組み内では次元8の効果が三ボソン結合定数に与える影響は無視できるほど小さいことが判明した。

ABSTRACT

We perform a complete study of the electroweak precision observables and electroweak gauge boson pair production in terms of the SMEFT up to ${\cal O}(1/Λ^4)$ under the assumption of universal, C and P conserving new physics. We show that the analysis of data from those two sectors allows us to obtain closed constraints in the relevant parameter space in this scenario. In particular we find that the Large Hadron Collider data can independently constrain the Wilson coefficients of the dimension-six and -eight operators directly contributing to the triple gauge boson vertices. Our results show that the impact of dimension-eight operators in the study of triple gauge couplings is small.

研究の動機と目的

• ユニバーサルSMEFTにおいて、$\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$までを含めた電弱精度観測量（EWPO）および電弱二ボソン（EWDB）生成の完全な分析を実施すること。
• ユニバーサルでCおよびP保存の新物理を仮定したもとで、LHCデータを用いて次元6および次元8の演算子のウィルソン係数を制約すること。
• 現在の実験的制約の文脈において、次元8演算子が三ボソン結合定数（TGC）の測定に与える影響を評価すること。
• まずEWPOから有効な係数の組み合わせを制約し、次にその制約を二ボソン過程に適用するという段階的解析の可能性を示すこと。
• EWPOおよびEWDBの両方のデータを用いて、関連するウィルソン係数のパラメータ空間を閉じること。

提案手法

• ユニバーサルSMEFTフレームワークにおける次元6演算子に対して、Hagiwara-Ishihara-Szalapski-Zeppenfeld（HISZ）基底を用いる。
• 場の再定義を適用してフェルミオン型演算子を排除し、CおよびP保存の下でボソン型演算子のみを保持する。
• 三ボソンボソン結合定数（$\gamma W^+W^-$、$Z W^+W^-$）の解析的表現を、$\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$まで導出する。この際、次元8演算子の寄与を含む。
• ウィルソン係数 $f_W$、$f_{B\tilde{f}}$、$\tilde{f}_{BW}$、$\tilde{f}_{\Phi,1}$、$f^{(1)}_{W\Phi^4D^2}$ などを含む、TGCをウィルソン係数の関数として表現する。
• LHCのEWPOおよび二ボソン生成データを用いたグローバルフィットにより、有効結合定数とその$\Lambda$依存補正を制約する。
• 段階的解析戦略を用いる：まずEWPOから4つの有効な係数の組み合わせを制約し、次にその制約を二ボソン解析に適用して自由パラメータ数を削減する。

Figure 1: One- and two-dimensional projections of $\Delta\tilde{\chi}^{2}_{\rm EWPO}$ for the coefficients $\tilde{f}_{BW}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{\Phi,1}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\delta G_{F}/\hat{G}_{F}$ , and $f^{(3)}_{W^{2}\Phi^{4}}\hat{v}^{4}/\Lambda^{4}$ , as indicated in each

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCの電弱精度観測量データは、ユニバーサルSMEFTにおける次元6および次元8の演算子のウィルソン係数をどの程度制約できるか？
• RQ2 ユニバーサルSMEFTフレームワークにおいて、次元8演算子が三ボソンボソン結合定数（$\gamma W^+W^-$、$Z W^+W^-$）に与える寄与はどの程度顕著か？
• RQ3 二ボソン生成データの解析は、EWPOと同様に、同じウィルソン係数を独立して制約できるか？また、その制約はどのように比較されるか？
• RQ4 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$補正、特に次元8演算子からの寄与が、三ボソン結合定数の決定に与える影響は何か？
• RQ5 まずEWPOによる制約で有効な係数の組み合わせを制限し、その後に二ボソンデータを解析する段階的解析戦略は、実行可能で効果的か？

主な発見

• LHCの電弱精度観測量データは、次元6および次元8の両方の演算子からなる4つの有効なウィルソン係数の組み合わせを独立して制約できる。
• 二ボソン生成データの解析により、同じパrameter空間がさらに制約され、関連する全ウィルソン係数の閉じた境界が得られる。
• 現在の実験的感度の範囲では、次元8演算子が三ボソン結合定数（$\gamma W^+W^-$および$Z W^+W^-$）に与える影響は無視できるほど小さいことが判明した。
• 段階的解析戦略（まずEWPOで有効な係数の組み合わせを制約し、次にその制約を二ボソン解析に適用する）は、実行可能であり、自由パラメータ数の削減に効果的である。
• 本研究は、ユニバーサルでCおよびP保存のSMEFTフレームワークにおいて、次元8の関連する演算子の数が十分に限定されており、$\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$の完全かつ一貫した解析が可能であることを確認した。
• TGCの$\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$までの解析的表現には14個の次元8演算子の寄与が含まれるが、それらの総合的効果は次元6の寄与に比べて劣った寄与にとどまる。

Figure 2: One- and two-dimensional projections of $\Delta\tilde{\chi}^{2}_{\rm EWDB}$ for the effective coefficients $\tilde{f}_{W}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{B}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{WWW}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , and $f^{(1)}_{W^{2}B\Phi^{2}}\hat{v}^{4}/\Lambda^{4}$ as i