[論文レビュー] The fate of the Littlest Higgs with T-parity under 13 TeV LHC data

Jürgen Reuter, Daniel Dercks+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

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ひとこと要約

この論文は、13 TeV LHC Run 2のデータを用いて、T対称性を有する最小のヒッグス（LHT）モデルを再評価し、直接探索が現在、電弱精度観測量よりもモデルを制約する上で優位であることを示している。更新された除外限界を提示し、完全な高インテグレーテッド光度LHC条件下で、対称性の破れスケールfは95%信頼水準でf ≳ 1.5–1.8 TeVに制限されている。特にモノジェットおよび消失運動量状態の直接探索が、最も強い制約をもたらしている。

ABSTRACT

Little Higgs models - which can most easily be thought of as a variant of composite Higgs models - explain a light Higgs boson at 125 GeV as an pseudo-Nambu-Goldstone boson of a spontaneously broken global symmetry. The mechanism of collective symmetry breaking shifts the UV scale of these models to the 10 TeV scale and higher. T-parity is introduced as a discrete symmetry to remove tree-level constraints on the electroweak precision data. Still after run 1 of LHC, electroweak precision observables gave stronger constraints than Higgs data and direct searches. We present a full recast of all available 13 TeV searches from LHC run 2 to show that now direct searches supersede electroweak precision observables. The latest exclusion limits on the LHT model will be presented, as well as an outlook on the full high-luminosity phase of LHC.

研究の動機と目的

• 13 TeV LHC Run 2のデータを踏まえて、T対称性を有する最小のヒッグス（LHT）モデルの妥当性を再評価すること。
• 重いベクトル、クォーク、レプトンのパートナに対する直接探索が、電弱精度観測量（EWPO）を上回る制約を現在提供しているかどうかを特定すること。
• T対称性の保存および破壊が、さまざまなシナリオにおける除外限界に与える影響を評価すること。
• 14 TeV中心系エネルギーおよび3,000 fb⁻¹の統合光度を想定した、完全な高光度LHCフェーズにおける除外限界の予測を行うこと。

提案手法

• イベント生成にMG5_aMC@NLOおよびWHIZARDを用い、パートンシャワーリングおよびハドロン化にはPYTHIA8、ディテクターシミュレーションにはDelphesを適用。
• CheckMateを用いて、ATLASおよびCMSのSUSY探索解析を再解釈し、LHTモデルのシグネチャに適合させる。
• 6つの生成チャンネルを検討：qq̄、qV、ℓℓ̄、VV、TT̄、およびTq関連生成。
• 2×2×3パラメータ行列を検討：フェルミオンのユニバーサルティ（κq=κℓ=1.0）、軽いℓH（κℓ=0.2）、重いqH（κq=3.0）、および軽い/重いトップパートナ（R=1.0または0.2）。
• T対称性保存および破壊の両方のシナリオを分析し、特にVH→VV最終状態および消失エネルギーを伴うAH崩壊を含む。
• 直接探索による除外限界と、4フェルミオン型演算子およびEWPOによるものとを比較し、モデル独立性と信頼性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 13 TeV LHCでの直接探索は、現在、電弱精度観測量を上回ってLHTモデルを制約しているか？
• RQ2 T対称性保存および破壊の両シナリオにおける、対称性の破れスケールfの更新された除外限界は何か？
• RQ3 κq、κℓ、およびトップパートナ質量（R）の選択が、直接探索の感度にどのように影響するか？
• RQ4 4フェルミオン型演算子による制約は、直接探索の制約とどの程度補完的か、あるいは矛盾するか？
• RQ5 完全な高光度LHCフェーズにおける予想される除外限界は何か？

主な発見

• 13 TeV LHCでの直接探索は、現在、電弱精度観測量（EWPO）を上回ってLHTモデルを制約しており、Run 1ではEWPOが支配的であったのとは対照的である。
• T対称性保存のフェルミオンユニバーサルティシナリオでは、Run 1の限界と組み合わせた13 TeVデータにより、f > 1.5 TeVが95%信頼水準で除外される。
• 軽いトップパートナーシナリオ（R=1.0）では、直接探索が低f領域の制約を強化し、完全な高光度条件下でf > 1.8 TeVが95%信頼水準で達成される。
• 高f値領域では、除外限界がM(qH) ∼ f × κqの等高線に従うが、低f限界はVHVH対生成に起因する。
• T対称性の破壊は除外の全体像を大きく変えるものではなく、fの限界はRun 1の約700 GeVからRun 2で1.3 TeVに上昇し、完全光度条件下では1.5–1.8 TeVに予測される。
• 4フェルミオン型演算子による制約は、UV完成化に依存するため信頼性が低く、直接探索の制約とは補完的であるが、モデル独立ではない。