[논문 리뷰] A simplified model explanation of the WW excess

Radovan Dermíšek, Enrico Lunghi외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 30.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 24인용 수 6

한 줄 요약

논문은 새로운 힉스 보손 $H$와 하나 또는 두 개의 중성 렙톤 $\nu_{4(5)}$를 통해 LHC에서 ATLAS 및 CMS 데이터에서 관측된 $W^+W^-$ 보손 과잉 현상을 단순화된 모형으로 설명한다. 이 모형은 $H$-에서 $\nu_{4(5)}$로의 결합과 $W$-에서 $\nu_{4(5)}$로의 결합을 포함한다. 모형은 운동량 분포를 잘 맞추며, $H \to W^+W^-$ 및 $H \to \gamma\gamma$ 제약 조건을 만족시키며, 벡터 렙톤을 가진 두 힉스 듀블릿 모형(2HDM) 프레임워크 내에서 표준 모형의 타당한 확장이다.

ABSTRACT

The excess in $pp o W^+W^- o \ell u\ell u$ measurements observed by ATLAS and CMS can be explained by the existence of a new Higgs boson, $H$, and one or two neutral leptons, $ u_{4(5)}$, with couplings $H- u_{4(5)}- u_{\mu(e)}$ and $W- u_{4(5)}-\mu(e)$. The kinematic distributions of observed events can be nicely fit and constraints from $H o W^+W^-$ and $H o \gamma\gamma$ can be satisfied. This scenario can arise for example in a two Higgs doublet model with one or two sets of vectorlike leptons.

연구 동기 및 목표

• LHC에서의 $pp \to W^+W^-$ 과정에서 관측된 $W^+W^-$ 보손 과잉 현상을 새로운 입자를 도입하여 표준 모형을 확장함으로써 설명하기 위해.
• ATLAS 및 CMS가 관측한 과잉 사건의 운동량 분포를 재현하는 단순화된 모형을 구축하기 위해.
• 기존의 실험 제약 조건인 $H \to W^+W^-$ 및 $H \to \gamma\gamma$ 붕괴 채널을 만족시키기 위해.
• 이 모형이 벡터 렙톤을 가진 두 힉스 듀블릿 모형(2HDM) 내에서 자연스럽게 유도될 수 있음을 보여주기 위해.

제안 방법

• 특정 결합을 가진 새로운 힉스 보손 $H$와 하나 또는 두 개의 중성 렙톤 $\nu_{4(5)}$를 도입: $H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ 및 $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$.
• 관측된 운동량 특성을 재현하는 단순화된 효과적 모형을 구축하여 $pp \to W^+W^-$ 신호를 재현하기 위해.
• 결합을 통해 $H$ 및 $\nu_{4(5)}$ 교환 메커니즘을 통해 $W^+W^-$ 생성를 매개하여 데이터에서 관측된 공명 유사한 구조를 재현하기 위해.
• 결합 강도와 질량을 조정하여 $H \to W^+W^-$ 및 $H \to \gamma\gamma$ 붕괴 제약 조건을 만족시키기 위해.
• 이 모형이 벡터 렙톤을 포함한 두 힉스 듀블릿 모형(2HDM) 내에서 실현 가능하며, UV 완전한 실현을 제공함을 보여주기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 $pp \to W^+W^-$ 데이터에서의 $W^+W^-$ 과잉 현상은 새로운 힉스 보손과 중성 렙톤을 통해 설명될 수 있는가?
• RQ2 제안된 결합 $H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ 및 $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$는 관측된 운동량 분포를 재현할 수 있는가?
• RQ3 이 모형은 $H \to W^+W^-$ 및 $H \to \gamma\gamma$ 붕괴에서의 엄격한 제약 조건을 만족시킬 수 있는가?
• RQ4 벡터 렙톤을 가진 두 힉스 듀블릿 프레임워크 내에서 이 모형의 UV 완전성은 존재하는가?

주요 결과

• 모형은 ATLAS 및 CMS가 관측한 $W^+W^-$ 과잉 사건의 운동량 분포를 성공적으로 맞춘다.
• $H \to W^+W^-$ 및 $H \to \gamma\gamma$ 붕괴 제약 조건은 결합과 질량을 적절히 조정함으로써 만족된다.
• 이 모형은 하나 또는 두 쌍의 벡터 렙톤을 가진 두 힉스 듀블릿 모형(2HDM) 내에서 실현 가능하다.
• $\nu_{4(5)}$ 입자의 존재는 $W^+W^-$ 진동 질량 스펙트럼에서 관측된 공명 유사한 구조에 대한 타당한 설명을 제공한다.