[論文レビュー] The Complete Bosonic Basis For A Higgs-Like Dilaton

Patricia Hernández-León, Luca Merlo|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、強い相互作用的セクターにおける擬スカラー・ゴルドストーン粒子として生じるヒッグスに類似したディラトンの、チャイral摂動論の第一次補正項における完全なボソン的演算子基底を構築する。これは、標準模型ヒッグスや一般のコンpositeヒッグスモデルとは区別される。特定の観測量がディラトンの特徴的な結合に敏感であることを特定し、実験的に競合する理論的状況を区別可能にする。

ABSTRACT

A Higgs-like dilaton owns couplings that differ from those of the Standard Model Higgs and of a generic Composite Higgs. The complete bosonic basis for a Higgs-like dilaton is presented at the first subleading order. A comparison with the Standard Model, the Standard Model Effective Field Theory and the generic Lagrangian for the minimal $SO(5)/SO(4)$ Composite Higgs model is performed. Observables that can disentangle the different hypotheses are identified.

研究の動機と目的

• 有効場理論フレームワークにおいて、ヒッグスに類似したディラトンの第一次補正項における完全でモデルに依存しないボソン的演算子基底を確立すること。
• 標準模型ヒッグスと最小の $SO(5)/SO(4)$ コンポジットヒッグスモデルとの間で、ディラトンの結合を体系的に比較すること。
• ヒッグスに類似したディラトンが代替のヒッグスに類似した状態と区別可能である精密観測量を同定すること。
• ヒッグスが基本的ヒッグスではなく、強い相互作用的セクターにおける擬スカラー・ゴルドストーン粒子として生じる場合に関連する低エネルギー有効相互作用を体系的に分類すること。

提案手法

• 強い相互作用的 $SO(5)/SO(4)$-類似セクターにおけるヒッグスに類似したディラトンのグローバル対称性構造に整合する次元6ボソン的演算子の完全な集合の導出。
• チャイナル摂動論の技術を用いて、運動量展開の第一次補正項までに有効ラグランジアンを整理すること。
• 有効ラグランジアンを標準模型有効場理論（SMEFT）および最小の $SO(5)/SO(4)$ コンポジットヒッグスモデルにマッチングさせ、結合の違いを同定すること。
• ベクトルボソン散乱やヒッグス自己結合といった、ディラトン結合の特徴的な構造に敏感な物理的観測量の同定。
• 対称性に基づく選択則を用いて冗長な演算子を排除し、基底の完全性と非冗長性を保証すること。
• 三つのモデル（SM、SMEFT、コンポジットヒッグス）間で得られた演算子係数を比較し、ヒッグスに類似したディラトンに特有のシグネチャを特定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 チャイナル展開の第一次補正項において、ヒッグスに類似したディラトンを記述する次元6ボソン的演算子の完全な集合は何か？
• RQ2 ヒッグスに類似したディラトンの結合は、標準模型ヒッグスおよび一般のコンポジットヒッグス状態とどのように異なるか？
• RQ3 ヒッグスに類似したディラトンの存在を示すために最も感度が高い精密観測量は何か？
• RQ4 低エネルギー観測量を用いて、ヒッグスに類似したディラトンの有効ラグランジアンをSMEFTおよび最小の $SO(5)/SO(4)$ コンポジットヒッグスモデルから体系的に区別できるか？
• RQ5 擬スカラー・ゴルドストーン機構から生じるディラトンを特徴付ける対称性保護構造は、演算子基底にどのように現れるか？

主な発見

• この論文は、チャイナル展開の第一次補正項におけるヒッグスに類似したディラトンの、完全で重複のない12個の次元6ボソン的演算子からなる基底を導出する。
• ヒッグスに類似したディラトンは、ベクトルボソンおよびヒッグス自身への結合において、標準模型ヒッグスおよび最小の $SO(5)/SO(4)$ コンポジットヒッグスモデルとは顕著に異なる。
• $WW\to WW$ 散乱や、ループレベルでの $h\to\bar{f}f$ 結合といった観測量は、ディラトンの特徴的な構造に強く敏感であることが示された。
• モデルに依存しない基底により、精密測定によってヒッグスに類似したディラトンを標準模型ヒッグスおよび一般のコンポジットヒッグスの状況から明確に分離可能である。
• ディラトンセクターにカスティドル対称性が存在するため、演算子係数に特定の制約が生じ、これは一般のSMEFT状況とは明確に異なる。
• 本研究は、将来のLHCおよび将来のコライダー実験でヒッグスに類似したディラトンの仮説を検証するために使用可能な観測量のセットを同定した。