[논문 리뷰] Constraints on CP-Odd Gauge-Higgs Operators

Siddharth Dwivedi, Dilip Kumar Ghosh외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 21.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 51인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 표준모형 효과역학장이론 프레임워크 내에서 전자기적 정밀도 데이터, LHC 히iggs 데이터(특히 이중광자 채널), 전기 dipole moment 측정치를 이용하여 차원 여섯의 CP-홀드 게이지-히긴스 연산자들을 제약한다. 전기 dipole moment 측정치가 가장 강력한 제약를 제공하는 반면, LHC 이중광자 데이터는 γγh 꼬리에 기여하는 연산자에 대해 가장 민감한 탐지 수 Mittel이다.

ABSTRACT

We consider the most general set of $SU(2) imes U(1)$ invariant CP-violating operators of dimension six, which contribute to $VVh$ interactions ($V = W, Z, \gamma$). Our aim is to constrain any CP-violating new physics above the electroweak scale via the effective couplings that arise when such physics is integrated out. For this purpose, we use, in turn, electroweak precision data, global fits of Higgs data at the Large Hadron Collider and the electric dipole moments of the neutron and the electron. We thus impose constraints mainly on two parameter and three parameter spaces. We find that the constraints from the electroweak precision data are the weakest. The contributions to electric dipole moments mostly lead to the strongest constraints, though somewhat fine-tuned combinations of more than one parameters with large magnitudes are allowed. As for the LHC data, the diphoton channel for the Higgs is by far the strongest limitor of those operators that contribute to it. However, there can be non-trivial constraints from the $\gamma Zh$ vertex also, mainly through the vector boson fusion and $Vh$ associated production modes.

연구 동기 및 목표

• 표준모형의 $SU(2) \times U(1)$ 대칭성 하에서 게이지 및 히긴스 보손을 포함하는 일반적인 CP-위반 차원 여섯 연산자들의 집합을 규명하고 제약하는 것.
• 다양한 실험적 탐지 수단—전자기적 정밀도 데이터, LHC 히iggs 데이터, 전기 dipole moment 측정치—가 이러한 CP-홀드 연산자에 대해 얼마나 민감한지를 평가하는 것.
• 특히 이중 및 삼중 매개변수 시나리오에서 다양한 매개변수 공간 내에서 제약의 상대적 강도를 평가하는 것.
• $\gamma Zh$ 연쇄와 벡터 보손 융합 모드가 CP-위반 상호작용을 제약하는 데 어떤 역할을 하는지를 평가하는 것.

제안 방법

• 전체 $SU(2) \times U(1)$-불변, 차원 여섯의 CP-홀드 연산자들을 $VVh$ 상호작용($V = W, Z, \gamma$)에 기여하도록 구성하는 것.
• 전자기적 스케일 이상의 새로운 물리를 통합하여 $VVh$ 꼬리에 수정을 가하는 효과적 상호작용을 유도하는 것.
• S, T 및 기타 기울기 매개변수를 포함한 전자기적 정밀도 관측량의 제약을 적용하는 것.
• 특히 $\gamma\gamma h$ 및 $Zh$ 생성 채널을 포함한 LHC 히iggs 데이터의 글로벌 피팅을 이용하여 연산자 강도를 제약하는 것.
• 중성자 및 전자의 전기 dipole moment(EDM) 기여를 계산하고 실험적 한계와 비교하는 것.
• 이중 및 삼중 매개변수 공간에서의 통합 글로벌 피팅을 수행하여 허용 가능한 영역과 주요 제약을 규명하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재 전자기적 정밀도 데이터와 일치하는 차원 여섯의 CP-홀드 게이지-히긴스 연산자는 어떤 것인가?
• RQ2 LHC 히iggs 데이터—특히 $\gamma\gamma h$ 채널—는 CP-위반 $VVh$ 상호작용에 대해 얼마나 민감한가?
• RQ3 전기 dipole moment 측정치는 CP-홀드 연산자의 매개변수 공간을 어느 정도 제약하는가?
• RQ4 $\gamma Zh$ 꼬리와 관련된 생성 모드는 CP-위반 상호작용을 제약하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 강력한 제약를 피할 수 있는, 크기가 큰 매개변수의 미세조정된 조합이 존재하는가?

주요 결과

• 전자기적 정밀도 데이터는 다른 탐지 수에 비해 CP-홀드 게이지-히긴스 연산자에 대해 가장 약한 제약를 가진다.
• 전기 dipole moment 측정치는 전반적으로 가장 강력한 제약를 제공하지만, 일부 크기가 큰 매개변수의 미세조정된 조합은 여전히 허용된다.
• LHC의 $\gamma\gamma h$ 채널은 이 꼬리에 기여하는 연산자들을 제약하는 데 있어 가장 강력한 단일 채널이다.
• 비트리비어 제약는 $\gamma Zh$ 꼬리로부터도 유래되며, 주로 벡터 보손 융합 및 $Vh$ 연계 생성 모드를 통해 발생한다.
• $\gamma\gamma h$ 채널이 직접적으로 민감하지 않은 경우에도 $\gamma Zh$ 꼬리의 제약는 상당히 중요하므로, 다양한 생성 모드의 중요성이 부각된다.
• 삼중 매개변수 공간에서 다수의 연산자 간 상호작용는 개별 제약을 피할 수 있는 매개변수 영역을 허용하지만, EDM는 여전히 전반적인 억제 효과를 제공한다.