[논문 리뷰] Heavy Supersymmetric Particle Effects in Higgs Boson Production Associated with a Bottom Quark Pair at LHC

Guangping Gao, R. J. Oakes외 1명|arXiv (Cornell University)|2004. 12. 23.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서 직접 생성될 수 없을 정도로 무거운 글루아노와 스쿼크로부터 유도되는 가상의 초대칭 QCD 효과를 힉스 보손과 함께 바텀 쿼크 쌍이 생성되는 과정에서 조사한다. 큰 tan β 조건에서 이러한 가상 효과가 생산률을 최대 40%까지 변화시킬 수 있으며, 이는 향후 LHC 측정에서 관측 가능할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

If all the supersymmetry particles (sparticles) except a light Higgs boson are too heavy to be directly produced at the Large Hadron Collider (LHC), a possible way to reveal evidence for supersymmetry is through their virtual effects in other processes. We examine such supersymmetric QCD effects in bottom pair production associated with a light Higgs boson at the LHC. We find that if the relevant sparticles (gluinos and squarks) are well above the TeV scale, too heavy to be directly produced, they can still have sizable virtual effects in this process. For large \ an\\beta, such residual effects can alter the production rate by as much as 40 percent, which should be observable in future measurements of this process at the LHC.

연구 동기 및 목표

• TeV 스케일을 초월하는 무거운 초대칭 입자(글루아노와 스쿼크)가 직접 측정되지 않더라도 가상 양자 효과를 통해 관측 가능한 인상을 남길 수 있는지 조사하는 것.
• LHC에서 바텀 쿼크 쌍과 함께 힉스 보손이 생성될 때 초대칭 QCD 보정이 생산률에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 직접 스파article 생성이 운동역학적으로 금지되어 있음에도 불구하고 이러한 가상 효과가 초대칭에 대한 간접적 증거가 될 수 있는지 판단하는 것.
• 특히 큰 tan β 영역에서 tan β 매개변수가 이 과정에 미치는 민감도를 평가하는 것.

제안 방법

• 가상 기여를 모델링하기 위해 효과적 장 이론 기법을 사용하여 바텀 쿼크 쌍과 함께 힉스 보손이 생성되는 과정에서 무거운 글루아노와 스쿼크의 기여를 분석한다.
• 초대칭 QCD 프레임워크 내에서 한 루프 양자 보정을 계산하며, 주로 무거운 스파article에서 기인하는 주요 가상 기여에 초점을 맞춘다.
• 히iggs 보손이 바텀 쿼크와 슈퍼대칭 파artner에 미치는 결합 강도를 제어하는 tan β 매개변수의 전체 의존성을 포함한다.
• 생산 단면적을 QCD에서 최고차순서 보정까지 계산하며, 가상의 초대칭 보정을 포함하고, 표준모형 예측과 비교한다.
• 스파article 질량 스케일과 tan β 매개변수에 대한 단면적의 민감도를 체계적으로 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 TeV 스케일을 초월하는 무거운 글루아노와 스쿼크의 가상 효과가 LHC에서 힉스 + 바텀 쿼크 생성률에 상당한 영향을 미칠 수 있는가?
• RQ2 tan β 매개변수가 이러한 가상 초대칭 QCD 보정의 크기에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이러한 가상 효과로 인해 발생하는 생산 단면적의 최대 관측 가능한 편차는 얼마인가?
• RQ4 예측된 단면적의 수정 폭이 향후 LHC 측정에서 검출 가능할 정도로 충분히 큰가?

주요 결과

• 직접 생성이 불가능한 무거운 글루아노와 스쿼크의 가상 효과가 힉스 + 바텀 쿼크 생성 단면적에 상당한 보정을 유도할 수 있다.
• 큰 tan β 조건에서 이러한 보정은 표준모형 예측 대비 최대 40%까지 생산률을 변화시킬 수 있다.
• 주요 기여는 큰 tan β 영역에서 힉스 보손이 바텀 쿼크와 슈퍼대칭 파artner에 대해 강화된 결합을 가지기 때문에 발생한다.
• 스파article 질량이 1 TeV를 초월하더라도 이러한 가상 효과는 여전히 크기 때문에, LHC에서 간접적인 초대칭 신호가 가능함을 시사한다.
• 결과적으로 향후 이 과정의 고정밀 측정이 직접 스파article 신호가 없더라도 초대칭에 대한 증거를 제공할 수 있음을 시사한다.