[論文レビュー] Probing Higgs couplings to diphoton and Z-photon from Higgs$+$photon production at a Higgs factory

Song Hu, Ning Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、制約付きMSSMにおけるHiggsファクトリーでの$e^+e^- \to h\gamma$を検討し、軽いstauによって強化されるループ生成$ h\gamma\gamma $および$ hZ\gamma $結合が、$\sqrt{s} = 240$ ($350$) GeVで標準模型予測の1.47 (1.38)倍まで断面積を増加させることを示している。これにより、高出力データを用いたMSSMにおける異常なHiggs結合の感受性の高いテストが可能になる。

ABSTRACT

Considering the constraints from the flavor physics, precision electroweak measurements, Higgs data and dark matter detections, we scan over the parameter space of the MSSM and calculate the cross section of $e^+e^- o h \gamma$ in the allowed parameter space. Since the loop-induced gauge couplings $h\gamma\gamma$ and $hZ\gamma$ can simultaneously contribute to the process $e^+e^- o h \gamma$, we find the cross section can be sizably enhanced by a light stau, maximally 1.47(1.38) times larger than the SM prediction at $\sqrt{s}=240(350)$ GeV. So with the high luminosity, the measurement of $e^+e^- o h \gamma$ may be used to test the anomalous gauge couplings $h\gamma\gamma$ and $hZ\gamma$ in the MSSM at a Higgs Factory.

研究の動機と目的

• 将来のHiggsファクトリーにおけるMSSMで異常Higgs結合$h\gamma\gamma$および$hZ\gamma$を探る可能性を検討すること。
• フラバー物理、電弱精度測定、ヒッグス測定、およびダークマター探索からの制約の下で、ループ生成結合が$e^+e^- \to h\gamma$断面積に与える影響を評価すること。
• 標準模型予測を著しく上回る$e^+e^- \to h\gamma$断面積が現れるMSSMパラメータ空間の領域を特定すること。

提案手法

• フラバー物理、精度電弱測定、ヒッグスデータ、およびダークマター検出限界からの制約を組み込んだMSSMパラメータ空間のグローバルスキャンを実施する。
• 許容可能なMSSMパラメータ空間における$e^+e^- \to h\gamma$断面積を計算し、$h\gamma\gamma$および$hZ\gamma$結合に起因するループ生成寄与に注目する。
• 電荷をもつヒッグスノシンおよびスネートを含む一次ループ寄与を計算し、ヒッグス粒子との強い結合ゆえにstauセクターに特に注目する。
• 将来のHiggsファクトリー運用に適した中心系エネルギー$\sqrt{s} = 240$ GeVおよび$350$ GeVで解析を実施する。
• 新しい物理寄与による偏差を定量化するために、結果を標準模型予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Higgsファクトリーにおける$e^+e^- \to h\gamma$過程は、MSSMにおける異常な$h\gamma\gamma$および$hZ\gamma$結合を検出可能か？
• RQ2 特に軽いstauに起因するループ生成結合により、MSSMにおける$e^+e^- \to h\gamma$断面積はどの程度増幅されるか？
• RQ3 現在の実験的制約の下で、$e^+e^- \to h\gamma$断面積の標準模型予測からの最大偏差は何か？
• RQ4 MSSMパラメータ空間のどの領域で$e^+e^- \to h\gamma$断面積が標準模型を超える新しい物理効果に対して最も感受性を示すか？

主な発見

• $e^+e^- \to h\gamma$断面積は、$\sqrt{s} = 240$ GeVで$ h\gamma\gamma $および$ hZ\gamma $結合に起因するループ寄与により、標準模型予測の最大1.47倍まで増幅される。
• $\sqrt{s} = 350$ GeVでは、最大増幅がSM値の1.38倍に達し、新しい物理効果に対する顕著な感受性を示している。
• 最大の増幅は、ヒッグス粒子と強く結合する軽いstauに起因し、ループ生成$ h\gamma\gamma $および$ hZ\gamma $結合に顕著な寄与をもたらす。
• この増幅は、フラバー物理、電弱精度観測量、ヒッグスデータ、およびダークマター検出からの現在の制約と整合するMSSMパラメータ空間において顕著である。