[論文レビュー] Probing loop effects in wrong-sign Yukawa region of 2HDM

Wei Su|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 35被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、直接的なLHC探索と間接的なヒッグス精度測定を用いて、1ループレベルまでにまで、タイプII二重ヒッグスダブルレットモデル（2HDM）における誤符号ヤコビアン領域を調査する。ループ補正が制約を顕著に変化させることを発見した。λv²が小さい領域はより強く除外され、一方でλv²が大きい領域では、特にmA = 800 GeVおよび√λv² = 400 GeVの場合、cos(β−α) ∈ (0, 0.3)が組み合わせ制約のもとで許容される、より大きな生存領域が得られる。

ABSTRACT

In the framework of 2HDM, we explore the wrong-sign Yukawa region with direct and indirect searches up to one-loop level. The direct searches include the latest $H/A o f\bar f, VV, Vh, hh$ reports at current LHC, and the study of indirect Higgs precision measurements works with current LHC, future HL-LHC and CEPC. At tree level of Type-II 2HDM, for degenerate heavy Higgs mass $m_A=m_H=m_{H^\pm}<800$ GeV, the wrong-sign Yukawa regions are excluded largely except for the tiny allowed region around $\cos(β-α)\in(0.2,0.3)$ under the combined constraints. The excluded region is also nearly independent of parameter $m_{12}$ or $λv^2=m_A^2-m_{12}^2/(\sin β\cos β)$. The situation changes a lot after including loop corrections to the indirect searches, for example $m_A=800 $ GeV, the region with $λv^2<0$ will be stronger constrained to be totally excluded. Whilst $λv^2>0$ would get larger survived wrong-sign region, such as $\cos(β-α) \in (0,0.3)$ for $\sqrt{λv^2}=400$ GeV, under combined restrictions.

研究の動機と目的

• 現在および将来のヒッグス精度測定を用いて、タイプII 2HDMにおける誤符号ヤコビアン領域の妥当性を検証すること。
• 1ループ補正が、木レベルの結果と比較して誤符号領域の制約をどのように変化させるかを評価すること。
• パラメータλv² = m²A − m²12/(sinβ cosβ)が許容パラメータ空間に与える影響を評価すること。
• LHCランII、HL-LHC、およびCEPCからの間接的グローバルフィットと、直接的なLHC探索（H/A → ff, VV, Vh, hh）の制約を比較すること。
• 誤符号領域において、1ループレベルで木レベルの関係cos(β−α) ≈ 2/tanβが成り立つかどうかを検証すること。

提案手法

• LHCランII、HL-LHC、およびCEPCのヒッグス精度測定を1ループレベルでグローバルフィットし、χ²尤度法を用いる。
• LHCランIおよびランIIからのσ × Br制約を用いて、木レベルでH/A → f̄f, VV, Vh, hhの直接探索限界を適用する。
• m²12のソフトZ₂破れ項の依存性を調査するために、パラメータライゼーションλv² = m²A − m²12/(sinβ cosβ)を用いる。
• cos(β−α)−tanβおよびmΦ−m12平面を分析し、1ループレベルで木レベルの関係cos(β−α) = 2/tanβが成り立つかどうかを検証する。
• 特にbクォークにおけるヤコビアンカップリングの符号に及ぼすループ補正の影響を評価する。
• LHCランII、HL-LHC、CEPCの異なるコライダー段階における95%信頼水準での許容領域を比較し、制約の進化を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1ループ補正は、タイプII 2HDMにおける誤符号ヤコビアン領域の許容パラメータ空間にどのように影響するか？
• RQ2 特にmA = 800 GeVの場合、λv²は誤符号領域の制約をどのように変化させるか？
• RQ3 誤符号領域において、木レベルの関係cos(β−α) = 2/tanβは1ループレベルでも有効に保たれるか？
• RQ4 HL-LHCおよびCEPCにおける将来のヒッグス精度測定は、現在のLHCデータと比較して、誤符号領域をどの程度さらに制約するか？
• RQ5 直接的なLHC探索と間接的な精度測定が組み合わさった場合、誤符号ヤコビアン領域はどの程度まで排除されるか？

主な発見

• mA = mH = mH± < 800 GeVの場合、誤符号ヤコビアン領域は木レベルでほとんど除外されるが、tanβ ∈ (8, 10)の周辺にわずかな許容領域が残る。
• 木レベルでは、m12またはλv²に依存しない近似的な制約であり、ループ補正がない場合、m12は制約に顕著な影響を及ぼさない。
• 1ループ補正を含めた後、λv² < 0 の領域はより強く制約を受け、特にmA = 800 GeVでは完全に除外される。
• λv² > 0 の場合、許容誤符号領域が拡大する。特に√λv² = 400 GeVでは、組み合わせ制約のもとでcos(β−α) ∈ (0, 0.3)が生存可能である。
• mA = 1500 GeVの場合、λv² ≤ 0 の領域は完全に除外され、大きなλv² (>50 GeV²) では許容領域が右方にシフトし、制約が緩和される。
• tanβ > 20 の場合、1ループレベルでも木レベルの関係cos(β−α) = 2/tanβが近似的に成り立つが、tanβ < 20 の場合、複雑なループキャンセレーションにより破綻する。