[論文レビュー] Interference effects in MSSM Higgs searches at the LHC

Elina Fuchs, G. Weiglein|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、複素パラメータを有するMSSMにおけるほぼ縮退した中性ヒッグスボソン同士の干渉効果を調査し、グルーオン融合およびbクォーク関連生成における破壊的干渉が、断面積を最大97%まで抑制することを示しており、標準的 narrow-width近似下では除外されるはずのパrameter領域が、実際にはLHCの除外限界を回避できることを示している。研究は、CP非対称な状況において干渉を無視すると誤った除外限界が得られることを示している。

ABSTRACT

Complex parameters in the MSSM lead to mixing and interference between the two heavier neutral CP-even and CP-odd Higgs states. These effects can become very large in the case of almost degenerate states. In a CP-violating benchmark scenario, we investigate phenomenological implications of such interferences in view of the LHC searches for heavy Higgs bosons decaying to a pair of $ au$-leptons and produced in gluon fusion and in association with b-quarks. Strongly destructive effects leave parameter regions unconstrained that would be regarded as excluded if no interference terms were taken into account.

研究の動機と目的

• 複素パラメータを有するMSSMにおけるほぼ縮退した中性ヒッグスボソン同士の干渉が、LHCヒッグス探索解釈に与える影響を評価すること。
• h2とh3間のCP非対称な混合が、τ+τ−最終状態における生成および崩壊断面積に与える影響を調査すること。
• Run 1 LHCデータにおける標準的 narrow-width近似で干渉項を無視した場合の除外限界に与える影響を評価すること。
• b¯b関連生成およびグルーオン融合生成チャンネルにおいて、干渉効果を含むか否かで得られる除外限界を比較すること。
• 破壊的干渉により、個々の断面積が除外を示唆しても、依然として制約を受けない大きなパrameter領域が存在することを示すこと。

提案手法

• µ = 1000 GeVおよびφAt = π/4を用いて、強いCP非対称混合を誘導するCP非対称ベンチマークシナリオ（Mmod+ hシナリオに基づく）を採用する。
• leading orderで、b¯b →ha →τ+τ−およびgg →ha →τ+τ−の部分素反応断面積を計算し、narrow-width近似を用いない完全な干渉項を含む。
• 2ループ階層でFeynHiggsから得られるヒッグス質量、全幅、およびˆZ混合因子を用いて、プロパゲーター補正を施す。
• 完全なプロパゲーターを近似するため、ˆZ要因を有するBreit-Wignerプロパゲーターを用いてヒッグス共鳴状態をパラメータライズし、混合効果を含める。
• 干渉の強度を、振幅の coherent 和における相対的干渉寄与量η = σint / σincohとして定義する。
• 干渉を含むcoherent和と、標準的NWAにおける非干渉和の両方を用いて、HiggsBounds-4.2.0による除外限界を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ほぼ縮退したヒッグス状態h2とh3間の破壊的干渉効果が、MSSMヒッグス探索における予測断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 HとAがh2とh3にCP非対称に混合する場合、LHC Run 1データから導かれる除外限界はどの程度変化するか？
• RQ3 グルーオン融合およびb¯b関連ヒッグス生成における干渉効果の定量的大きさは、τ+τ−最終状態でどの程度か？
• RQ4 標準的 narrow-width近似で干渉項を含むか無視するかによって、除外限界はどのように変化するか？
• RQ5 MH±–tanβ平面のどの領域で、破壊的干渉が、顕著な信号強度を示すにもかかわらず除外を防ぐか？

主な発見

• φAt = π/4のCP非対称ベンチマークシナリオにおいて、MH± ≈ 480 GeV、tanβ ≈ 29領域で、破壊的干渉が断面積を最大97%まで低下させる。
• 相対的干渉寄与量ηは、広範囲にわたり−97%に達する。