[論文レビュー] LHC diphoton Higgs signal in the Higgs triplet model with Y=0

Lei Wang, Xiao-Fang Han|arXiv (Cornell University)|Mar 19, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、LHCの二光子ヒッグス信号を説明するため、 hypercharge Y=0 のヒッグス三重項模型を検討し、3つの状況を分析する：軽いヒッグス h、重いヒッグス H、またはほぼ縮重な h と H。二光子レートがATLASおよびCMSのデータと1σの範囲内で一致することを発見した一方、ZZ* レートは抑制され、すべての状況において h→γγ と h→Zγ レートの間で正の相関が予測される。

ABSTRACT

We study the implications of the LHC diphoton and Z+photon Higgs signals on the Higgs triplet model with Y=0. We discuss three different scenarios: (i) the observed boson is the light Higgs boson $h$; (ii) it is the heavy Higgs boson $H$; (iii) the observed signal is from the almost degenerate $h$ and $H$. We find that the inclusive Higgs diphoton rates in the first two scenarios can be enhanced or suppressed compared to the SM value, which can respectively fit the ATLAS and CMS diphoton data within $1\sigma$ range. The inclusive $ZZ^*$ rates are suppressed, which are outside $1\sigma$ range of ATLAS data and within $1\sigma$ range of CMS data. Meanwhile, another CP-even Higgs boson production rate can be suppressed enough not to be observed at the collider. For the third scenario, the Higgs diphoton rate is suppressed, which is outside $1\sigma$ range of ATLAS data, and the $ZZ^*$ rate equals to SM value approximately. In addition, we find that the two rates of $h o \gamma\gamma$ and $h o Z\gamma$ have the positive correlations for the three scenarios.

研究の動機と目的

• Y=0 を持つヒッグス三重項模型が、観測されたLHCの二光子ヒッグス信号を説明できるかを検討すること。
• この模型のヒッグスボソンの崩壊レート予測が、ATLASおよびCMSの実験的データとどのように比較できるかを検討すること。
• この模型が二光子およびZ+光子ヒッグス信号レートに与える影響を評価すること。
• 模型の異なる状況における h→γγ と h→Zγ 崩壊レートの相関を調査すること。

提案手法

• 観測された共鳴状態が軽いヒッグス h、重いヒッグス H、またはほぼ縮重な h と H 状態であるという3つの異なる状況を分析する。
• Y=0 のヒッグス三重項模型を用いて、二光子（γγ）およびZ+光子（Zγ）最終状態の包括的ヒッグス生成レートを計算する。
• 予測された二光子およびZZ* レートを、1σの不確実性を含めたATLASおよびCMSの実験的データと比較する。
• 第二のCP偶性ヒッグスボソンの生成レートが抑制されることを評価し、それが現在の加速器で検出不能になる可能性があるかを検討する。
• 模型の構造からの理論的制約を用いて、h→γγ と h→Zγ 崩壊レートの相関を導出する。
• ローレンツ不変性とゲージ不変性の原則を適用し、標準模型の枠組みと整合性を保つ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Y=0 を持つヒッグス三重項模型は、ATLASおよびCMSのデータの1σ範囲内で、観測されたLHCの二光子ヒッグス信号を説明できるか？
• RQ2 この模型における予測された二光子およびZZ* レートは、標準模型の期待値と実験的測定値とどのように比較できるか？
• RQ3 この模型が第二のCP偶性ヒッグスボソンの生成レートに与える影響は何か？また、それが現在の加速器で検出不能にとどまる可能性はあるか？
• RQ4 この模型の異なる状況において、h→γγ と h→Zγ 崩壊レートに一貫した相関があるか？
• RQ5 軽いヒッグス、重いヒッグス、またはほぼ縮重なペアという状況の中で、どの状況が現在のLHCデータに最もよく適合するか？

主な発見

• 軽いヒッグス状況（h）における包括的ヒッグス二光子レートは、標準模型（SM）と比較して増幅または抑制され得るが、ATLASおよびCMSのデータと1σの範囲内で一致する。
• 軽いヒッグス状況における包括的ZZ* レートは抑制されており、ATLASデータの1σ外にあるが、CMSデータの1σ内にある。
• 重いヒッグス状況（H）においても、二光子レートはATLASおよびCMSのデータの1σ範囲に合わせて調整可能であり、ZZ* レートの類似した抑制が見られる。
• ほぼ縮重な h と H 状況では、二光子レートが抑制され、ATLASデータの1σ外にあるが、ZZ* レートは標準模型の値とほぼ等しい。
• すべての状況において、第二のCP偶性ヒッグスボソンの生成レートは十分に抑制されており、現在の加速器で検出されない可能性がある。
• すべての3つの状況において、h→γγ と h→Zγ 崩壊レートの間で正の相関が確認され、模型の行動が一貫していることが示された。