[論文レビュー] Resonance Production of Three Neutral Supersymmetric Higgs Bosons at LHC

G. Cynolter, E. Lendvai+1 more|ArXiv.org|Mar 1, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、MSSMにおけるLHCにおけるグルーオン融合による3つの軽い中性スピン統合超対称Higgsボソン（hhh）の共鳴強化生成を検討する。1ループおよび主要な2ループ補正を用いて、三重Higgs結合が断面積を支配しており、tanβ=3で最大300 fbに達するが、寄与が抑制されるため四重Higgs結合は無視できるほど小さく、LHCでの測定は不可能であることが判明した。

ABSTRACT

Multiple production of Higgs particles is essential to study Higgs self-couplings at future high-energy colliders. In this paper we calculated the resonance contributions to the production of three lightest neutral supersymmetric Higgs bosons in gluon fusion at LHC. The cross sections due to trilinear Higgs couplings is sizeable but the measurement of the quartic coupling hhhH(h) seems to be impossible.

研究の動機と目的

• MSSMにおけるLHCにおけるグルーオン融合による三重Higgsボソン生成（hhh）における共鳴寄与を調査すること。
• 本過程を通じて、MSSMにおける三重および四重Higgs自己結合を測定可能かどうかを評価すること。
• 断面積に寄与する主要なフェ Feynman 図および共鳴付近での寄与を特定すること。
• tanβおよびMAが生産断面積および共鳴強化に与える影響を評価すること。
• LHCにおけるhhh最終状態における四重Higgs結合の実験的観測可能性について結論を下すこと。

提案手法

• Higgs質量、幅、結合の1ループおよび主要な2ループ放射補正を用いて、pp → hhh + X の断面積を計算した。
• クォークおよびスキューバークループを含む三角形、ボックス、および五角形図を含めたが、共鳴解析では五角形図を省いた。
• スピン0およびスピン2のヘリシティ振幅を計算するため、ローレンツ的およびゲージ不変なテンソル分解を用いた。
• √s = 14 TeVにおけるグルーオンのフラクタル分布を評価するため、VEGAS統合パッケージとGRVパートン分布関数を用いた。
• MA（CP不変Higgs質量）、tanβ（真空期待値の比）、およびα（Higgs混合角）をパrameterとしてHiggs結合をモデル化した。トップクォークループ補正はεでパrameter化した。
• プロパゲーターの極を通じて共鳴寄与を計算した：1/(ŝ − MH² + iMHΓH)。特にλHhhhおよびλhhhh結合によるH → hh 衰変に注目した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MSSMにおけるLHCにおけるグルーオン融合による3つの軽い中性Higgsボソン（hhh）の共鳴生成は観測可能か？
• RQ2 三重結合と四重結合の両方がhhh生成断面積に与える相対的寄与はどの程度か？
• RQ3 LHCにおけるhhh最終状態において四重Higgs結合λhhhhは測定可能か？
• RQ4 断面積はtanβおよびMAにどのように依存するか、特に共鳴付近でどうなるか？
• RQ5 理論的には存在するにもかかわらず、四重結合図の寄与が無視できるのはなぜか？

主な発見

• tanβ = 3のとき、共鳴強化されたhhh生成断面積は最大300 fbに達するが、主に三重結合による寄与である。
• MAが高くなると断面積は約150 fbに減少し、主にH → hh 衰変がλHhhhを通じて進行するボックス図による寄与が支配的である。
• 四重結合寄与は三重結合図に比べて2桁以上抑制されており、λhhhhはLHCでは測定不能である。
• tanβ = 30のとき、hhh結合が大きく共鳴がないため断面積は約6 fbでほぼ一定を保ち、顕著な増幅は観測されない。
• 小スケールのtanβでは2h生成断面積と3h生成断面積の比は約10であり、3h生成は顕著ではあるが2h過程に比べて劣る。
• 四重結合寄与の抑制は、結合定数の小ささと干渉効果の両方が要因であり、位相空間の要因だけではない。