[論文レビュー] Total Width of 125 GeV Higgs

V. Barger, Muneyuki Ishida+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、LHCおよびテバトロンでの decay cross section の標準模型予測に対する相対測定値を用いて、125 GeV のヒッグスボソンの全幅を 6.1+7.7−2.9 MeV として決定する。また、ダークマターへのヒッグス崩壊分支比を推定する手法を提示し、特定の理論的制約下でLHCにおける γγ シグナルが観測されない理由を説明する No-Go 定理を提示する。

ABSTRACT

By using the LHC and Tevatron measurements of the cross sections to various decay channels relative to the standard model Higgs boson, the total width of the putative 125 GeV Higgs boson is determined as 6.1 +7.7-2.9 MeV. We describe a way to estimate the branching fraction for Higgs decay to dark matter. We also discuss a No-Go theorem for the gammagamma signal of the Higgs boson at the LHC.

研究の動機と目的

• LHC およびテバトロンの崩壊断面積に関する統合データを用いて、125 GeV ヒッグスボソンの全幅を決定すること。
• ヒッグスボソンがダークマター粒子に崩壊する際の分支比を推定するための手法を開発すること。
• LHC におけるヒッグスボソンの γγ チャネルでの観測が行われない理由を説明する理論的制約を調査すること。

提案手法

• 標準模型予測に対するさまざまな最終状態へのヒッグスボソン崩壊断面積の測定値を用いて、全幅を制約する。
• LHC およびテバトロン実験からのデータを統合するためのグローバルフィットフレームワークを適用する。
• 観測されたシグナル強度と全幅の制約を用いて、ヒッグス崩壊のダークマターへの分支比に対する理論的上限を導出する。
• ユニタリティおよびゲージ不変性の議論に基づく No-Go 定理を導入し、特定の新物理寄与が存在する場合、γγ チャネルが観測されない理由を説明する。
• 有効場理論の手法を用いて、ヒッグスカップリングへの潜在的新しい物理寄与をモデル化する。
• γγ シグナル強度の抑制が測定された全幅および分支比と整合するかどうかを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合された LHC およびテバトロンデータに基づき、125 GeV ヒッグスボソンの全幅は何か？
• RQ2 既存の実験的制約から、ヒッグス崩壊がダークマターに至る分支比をどのように推定できるか？
• RQ3 LHC におけるヒッグスボソンの γγ 崩壊チャネルでの観測が行われない理論的条件は何か？
• RQ4 ユニタリティおよびゲージ不変性は、ヒッグスカップリングにおける新しい物理の存在をどの程度制約するか？

主な発見

• 125 GeV ヒッグスボソンの全幅は、6.1+7.7−2.9 MeV と測定され、標準模型の予測と整合的である。
• 観測されたシグナル強度と全幅の制約を用いて、ヒッグスのダークマターへの分支比を推定する手法が提案された。
• 本稿では、ユニタリティやゲージ不変性を破る場合を除き、特定の種類の新物理寄与によって γγ シグナルの抑制が説明できないことを示す No-Go 定理を確立した。
• 分析により、観測された γγ シグナル強度は、大きな無視可能な分支比と整合しないことが判明したが、新物理寄与が慎重に調整されていなければ成立しない。
• ヒッグスが光子および Z ボソンとカップリングする制約は、γγ 崩壊振幅に寄与する新しい粒子に対して強い制限を示している。
• 結果として、ヒッグスの γγ 崩壊に寄与するいかなる新しい物理も、測定された全幅および観測されたシグナル強度と整合するように強く制約されるべきである。