[論文レビュー] Little Higgs Model Limits from LHC - Input for Snowmass 2013

Jürgen Reuter, Marco Tonini+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 18, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 16被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、ATLASおよびCMSのLHCから得られた25 fb⁻¹の全Higgsデータと電弱精度測定データを用いて、Little Higgsモデル—特にT対称性を有する最小のHiggs（Littlest Higgs with T-parity）とT対称性を欠く最小のHiggs（Simplest Little Higgs）—の制約を評価している。直接LHC探索から得られる95%信頼区間において、T対称性を有する最小のHiggsモデルは対称性の破れスケールf ≳ 638 GeVまで生存可能であるが、他のモデルは電弱およびHiggsデータにより、より高いスケールで除外されている。

ABSTRACT

The status of several prominent model implementations of the Little Higgs paradigm, the Littlest Higgs with and without discrete T-parity as well as the Simplest Little Higgs are reviewed. For this, we are taking into account a fit of 21 electroweak precision observables from LEP, SLC, Tevatron together with the full 25/fb of Higgs data reported by ATLAS and CMS. For the Littlest Higgs with T-parity an outlook on corresponding direct searches at the 8 TeV LHC is included. We compare their competitiveness with the EW and Higgs data in terms of their exclusion potential. This contribution to the Snowmass procedure contains preliminary results of DESY 13-123 and serves as a guideline for which regions in parameter space of Little Higgs models are still compatible for the upcoming LHC runs and future experiments at the energy frontier. For this purpose we propose two different benchmark scenarios for the Littlest Higgs with T-parity, one with heavy mirror quarks, one with light ones.

研究の動機と目的

• Run 1のLHCデータを踏まえて、代表的なLittle Higgsモデル（最小のHiggs: L2H、最も単純なLittle Higgs: SLH、T対称性を有する最小のHiggs: LHT）の妥当性を評価すること。
• ATLASおよびCMSのHiggs信号強度データと電弱精度測定観測量（EWPT）を組み合わせ、これらのモデルにおける対称性の破れスケールfの制約を求める。
• LHTモデルのパラメータ空間に、元来スピン特異性の探索に最適化されていたLHC直接探索解析（モノジェット、ジェット+エネルギー欠損、レプトン+ジェット+エネルギー欠損）を再解釈して、その除外可能性を評価すること。
• 将来の実験的探索のためのベンチマーク状況を特定すること、特に軽量または重いミラーフェルミオンを持つLHTモデルを対象とすること。
• Snowmass 2013プロセスにおける、生存可能なパラメータ領域と将来のLHCおよびそれ以上の加速器での発見可能性に関する指針を提供すること。

提案手法

• LEP、SLC、Tevatronから得られた21個の電弱精度測定観測量のフィットにより、モデルパラメータを制約する。
• ATLASおよびCMSの全25 fb⁻¹のHiggsデータ（信号強度およびカップリングを含む）を統合し、スカラー相互作用の制約を求める。
• 元来スピン特異性の探索に最適化されていたLHC直接探索解析（モノジェット、ジェット+エネルギー欠損、レプトン+ジェット+エネルギー欠損）を、LHTモデルのパラメータ空間に再解釈する。
• LHTモデルのT対称性を用いて、電弱精度測定に影響を与える一次結合項を抑制し、精度測定と整合しつつも低いfスケールを許容する。
• 複数の探索チャンネル（モノジェット、ジェット+エネルギー欠損、レプトン+ジェット+エネルギー欠損）の除外限界を統合し、fの95%信頼区間での除外限界を導出する。
• 接触相互作用の制約と非局所補正（oblique corrections）を用いて、パラメータ空間をさらに制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHTモデルにおける対称性の破れスケールfの現在の除外限界は、LHCデータを統合した結果、どの程度か？
• RQ2 モノジェット、ジェット+エネルギー欠損、レプトン+ジェット+エネルギー欠損のLHC直接探索は、EWPTおよびHiggsデータに比べてLHTモデルに対してどの程度感度が高いか？
• RQ3 LHTモデルにおける、軽量または重いミラーフェルミオンを持つベンチマーク状況は、すべてのLHC制約を統合した後、どの程度生存可能か？
• RQ4 8 TeVのLHCでの直接探索は、LHTモデルを制約するにあたり、精度測定データとどの程度競合するか？
• RQ5 将来のLHCランや将来の加速器（例：ILC）でLHTの印の発見可能性はどの程度か？

主な発見

• T対称性を有する最小のHiggs（LHT）モデルは、直接LHC探索からの95%信頼区間において、対称性の破れスケールf ≳ 638 GeVまで生存可能である。
• 電弱精度測定とHiggsデータの統合により、LHTモデルはf ≲ 694 GeVの範囲で95%信頼区間で除外される。これは直接探索よりもきびしい制約であることを示している。
• モノジェットおよびジェット+エネルギー欠損の最終状態における直接探索は、EWPTおよびHiggsデータと同等の除外限界を提供するが、まだ支配的ではない。
• bジェットを要件としない限り、レプトン的最終状態（ジェットおよびエネルギー欠損を伴う）は、ハドロン的最終状態と同等の制約をLHTモデルに与える。
• 軽量ミラーフェルミオンを持つLHTモデルは、重いミラーフェルミオンを持つモデルよりも、生産断面積および崩壊分岐比の増加により、より強く制約を受ける。
• 本研究では、将来のLHCおよびHL-LHC解析のための2つのベンチマーク状況を同定した：1つは軽量ミラーフェルミオンを有する状況、もう1つは重いミラーフェルミオンを有する状況であり、最適化された探索戦略の指針となる。