[論文レビュー] Top Quark Properties in Little Higgs Models

Carola F. Berger, Maxim Perelstein+1 more|ArXiv.org|Dec 4, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、リトル・ヒッグス模型におけるトップクォーク結合の研究を、トップ–ヘビィトップ混合およびゲージボソン混合による放射修正に焦点を当てて行っている。国際線形衝突型加速器（ILC）が、自然なパrameter空間全域において$t\bar{t}Z$結合およびトップクォーク幅のずれを検出可能であることを示しており、これらの模型におけるトップセクターの独自のプローブを提供する。

ABSTRACT

We study the shifts in the gauge couplings of the top quark induced in the Littlest Higgs model with and without T parity. We find that the ILC will be able to observe the shifts throughout the natural range of model parameters.

研究の動機と目的

• 将来の衝突型加速器におけるリトル・ヒッグス模型のトップクォーク性質のずれの観測可能性を評価すること。
• トップ–ヘビィトップ混合およびゲージボソン混合が$t\bar{t}Z$および$t\bar{b}W$結合に与える影響を評価すること。
• リトル・ヒッグス模型の自然なパrameter空間において、ILCがこれらの補正を観測可能かどうかを特定すること。
• T対称性を有する・ないモデルにおいて、LHCとILCのこれらのずれに対する感度を比較すること。
• ゲージ結合のずれおよびトップクォーク幅の測定可能なずれを通じて、リトル・ヒッグス模型のトップセクターを高精度でプローブすること。

提案手法

• SU(5)/SO(5)を用いた「最小のリトル・ヒッグス模型」と、そのSU(2)×SU(2)×U(1)型変種を分析し、f、ψ、m_T、λ_T、v'を主要パラメータとして焦点を当てる。
• 2つの要因による$t\bar{t}Z$結合への補正を計算する：トップ–ヘビィトップ混合（δg^{Z{\rm t}}_{L}）およびゲージボソン混合（δg^{Z{\rm g}}_{L,R}）で、明示的な式は式(1)に示す。
• $t\bar{b}W$結合への補正をδg^{W{\rm t}}_{L}およびδg^{W{\rm g}}_{L}を用いて評価し、トップクォーク幅Γ_tへのずれと関連付ける。
• Snowmass 2005で得られたILCの期待される実験的感度を用い、パラメータ空間における観測可能領域を特定する。
• 元来のリトル・ヒッグス模型およびそのT対称性拡張を検討し、T対称性がゲージボソン混合を排除するが、トップ–ヘビィトップ混合は保持されることに注意する。
• ψ、m_T、λ_Tの関数として補正をプロットし、ILCで観測不能なずれの領域は色分けした領域として示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ILCは、最小のリトル・ヒッグス模型におけるトップ–ヘビィトップ混合によって誘発される$t\bar{t}Z$の軸性およびベクトル結合のずれを観測可能か？
• RQ2 $t\bar{b}W$頂点の補正によって引き起こされるトップクォーク幅のずれは、ILCでどの程度測定可能か？
• RQ3 T対称性の導入が、リトル・ヒッグス模型におけるトップクォーク結合補正の観測可能性に与える影響は？
• RQ4 自然なパラメータ空間（m_T ≲ 2 TeV）のうち、ILCがこれらのずれを検出可能な割合はどの程度か？
• RQ5 LHCとILCは、リトル・ヒッグス模型におけるこれらのトップクォーク性質のずれに対して、どのように感度を示すか？

主な発見

• ILCは、最小のリトル・ヒッグス模型の自然なパラメータ空間の大部分で、$t\bar{t}Z$の軸性結合のずれを観測可能であり、m_T = 2 TeVであっても同様である。
• m_T = 0.5 TeVおよびλ_T = 2の場合、軸性結合のずれは、標準模型（SM）値の約1.5%に達し、ILCの感度範囲内にあり、明確に検出可能である。
• m_T ≤ 2 TeVおよびλ_T ≥ 0.5の範囲では、$t\bar{b}W$結合補正に起因するトップクォーク幅のずれがILCで観測可能であり、幅のずれは最大で1%に達する。
• LHCは、3000 fb⁻¹の統計的感度を有しても、これらのずれに対して限られた感度しか持たない一方で、ILCは自然なパラメータ空間の大部分を探索可能である。
• T対称性を有するモデルでは、ゲージボソン混合が存在しないため、補正の観測可能性が低下しない。トップ–ヘビィトップ混合効果は、ILCで依然として検出可能である。
• $t\bar{t}Z$のベクトル結合への補正は、大きさは同程度だが符号が軸性結合とは逆であり、自然なパラメータ範囲全域で観測可能である。