[논문 리뷰] An Anomalous Composite Higgs and the 750 GeV Di-Gamma Resonance

Ben Gripaios, Marco Nardecchia외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 05. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 24인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 추가적인 비선형적으로 실현된 U(1)η 대칭성을 가진 확장된 복합 힉스 모형을 제안하며, LHC에서 관측된 750 GeV 이광자 공진성은 약한 대칭의 붕괴로 발생하는 진위 골드스톤 보손으로 설명된다. 공진자는 이상성에 의해 이광자로 붕괴되며 글루온과도 결합한다. Wess-Zumino-Witten 항을 통해 η → hW+W−Z와 같은 희귀 붕괴가 가능해지며, 이는 맛과 전자기약력 정밀도 제약 조건과도 일치한다.

ABSTRACT

We describe a composite Higgs model in which the $SO(5)/SO(4)$ coset structure of the minimal model is extended by an additional, non-linearly-realized $U(1)_{\eta}$. We show that the extra pseudo-Goldstone boson can play the r\^{o}le of the putative 750 GeV resonance observed at the LHC, with a di-gluon production mode and a di-gamma decay mode arising via anomalies. While some tuning is needed to accommodate flavour and electroweak precision constraints, the model is no worse than the minimal model in this regard. We discuss the higher-order structure of the anomalous effective action and show that there is a Wess-Zumino-Witten term that may give rise to the rare decay $\eta ightarrow h W^+ W^- Z$.

연구 동기 및 목표

• LHC에서 관측된 750 GeV 이광자 공진성을 복합 힉스 프레임워크 내에서 설명하기 위해.
• 추가적인 비선형적으로 실현된 U(1)η 대칭성을 도입하여 최소한의 SO(5)/SO(4) 복합 힉스 모형을 확장하기 위해.
• 유도된 진위 골드스톤 보손이 공진성의 이글루온 생성 및 이광자 붕괴 모드를 모두 설명할 수 있음을 보여주기 위해.
• 모델이 맛과 전자기약력 정밀도 제약 조건과 얼마나 일치하는지 평가하고 최소 모형과 비교하기 위해.
• 고차 효과 상호작용, 특히 Wess-Zumino-Witten 항의 구조를 탐색하고 그 현상학적 결과를 분석하기 위해.

제안 방법

• 최소 복합 힉스 모형의 SO(5)/SO(4) 코스터 구조에 추가적인 비선형적으로 실현된 U(1)η 대칭성을 도입하기 위해.
• U(1)η의 자발적 대칭 붕괴와 관련된 진위 골드스톤 보손을 750 GeV 공진성으로 식별하기 위해.
• 이광자 붕괴와 이글루온 생성 모드를 생성하는 이상성 결합을 포함한 효과적 라그랑지안을 구성하기 위해.
• 이상성 효과적 작용의 구조를 분석하여 고차 상호작용에서 Wess-Zumino-Witten 항을 식별하기 위해.
• 이상성에 의해 유도된 결합을 사용하여 공진성의 γγ 및 gg 최종 상태로의 붕괴를 매개하기 위해.
• 효과적 작용 내 WZW 항에서 유래된 희귀 붕괴 η → hW+W−Z의 효과적 결합을 유도하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 추가적인 U(1)η 대칭성을 가진 확장된 복합 힉스 모형이 750 GeV 이광자 공진성을 진위 골드스톤 보손으로 자연스럽게 수용할 수 있는가?
• RQ2 이상성에 의해 매개되는 결합은 공진성의 이글루온 생성과 이광자 붕괴를 어떻게 가능하게 하는가?
• RQ3 Wess-Zumino-Witten 항은 η → hW+W−Z와 같은 희귀 붕괴 모드를 생성하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 U(1)η를 포함함으로써 최소 모형 대비 맛과 전자기약력 정밀도 제약 조건과의 일치성이 어떻게 변화하는가?
• RQ5 이 확장된 복합 힉스 프레임워크에서 고차 효과 작용의 구조는 어떠한가?

주요 결과

• U(1)η 대칭성 붕괴에서 유도된 진위 골드스톤 보손은 관측된 생성 및 붕괴 모드와 일치하는 750 GeV 이광자 공진성을 성공적으로 설명한다.
• 삼각 이상성에 의해 유도된 이상성 결합은 공진성의 이광자 및 이글루온 붕괴 모드를 생성하며, LHC 데이터와 일치한다.
• 모델은 맛과 전자기약력 정밀도 제약 조건을 충족시키기 위해 중간 정도의 조정만 필요하며, 최소 복합 힉스 모형과 유사하다.
• 효과적 작용 내에서 Wess-Zumino-Witten 항이 나타나며, 이는 η → hW+W−Z와 같은 희귀 붕괴를 가능하게 하여 독특한 현상학적 서명이 된다.
• 고차 효과 작용의 구조는 복합 부문에서 이상성 유입 및 이상성 상쇄 메커니즘과 일치한다.
• 모델은 큰 새로운 물리 스케일을 요구하지 않고도 750 GeV 공진성에 대한 타당한 복합 힉스 설명을 제공한다.