[논문 리뷰] Higgs Pair Production in Models with Universal Extra Dimensions

Hiroshi de Sandes, R. Rosenfeld|arXiv (Cornell University)|2007. 06. 18.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 유니버설 엑스트라 디멘션(UED) 모델에서 글루온 융합를 통한 힉스 보손 쌍 생성을 조사하며, 칼루차-클라인 진동수의 토프 쿼크가 LHC에서 힉스 보손 쌍 생성 단면적을 크게 수정함을 보여준다. 작은 콪actification 스케일에서 표준모형 예측과의 편차가 상당해지며, 표준모형을 초월한 새로운 물리학의 징후가 될 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

In this letter we study the process of gluon fusion into a pair of Higgs bosons in a model with one universal extra dimension. We find that the contributions from the extra top quark Kaluza-Klein excitations lead to a Higgs pair production cross section at the LHC that can be significantly altered compared to the Standard Model value for small values of the compactification scale.

연구 동기 및 목표

• LHC에서의 힉스 보손 쌍 생성에 대한 유니버설 엑스트라 디멘션의 영향을 검토하기 위해.
• 톱 쿼크의 칼루차-클라인 진동수가 글루온 융합 과정에서 힉스 쌍 생성에 어떻게 영향을 주는지 평가하기 위해.
• 표준모형 단면적 예측에서의 편차가 새로운 물리학의 징후로 기능할 수 있는지 결정하기 위해.

제안 방법

• 분석은 한 개의 유니버설 엑스트라 디멘션과 압축된 차원을 가진 모델 내에서 수행된다.
• 글루온 융합 과정에서 힉스 보손 쌍 생성에 기여하는 토프 쿼크의 칼루차-클라인 진동수 기여를 포함한다.
• 추가 차원에 의해 유도된 고차원 연산자를 포함하기 위해 효과적 라그랑지안 접근법을 사용한다.
• 콤팩트리피케이션 스케일에 따른 gg → HH의 단면적을 계산한다.
• 편차를 식별하기 위해 결과를 표준모형 예측과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 톱 쿼크의 칼루차-클라인 진동수가 글루온 융합에서의 힉스 쌍 생성 단면적에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ2 유니버설 엑스트라 디멘션 존재 시 표준모형 예측과의 편차의 크기는 얼마인가?
• RQ3 어떤 콱actification 스케일 값에서 이러한 편차가 유의미하게 되는가?

주요 결과

• 작은 콱actification 스케일에서 UED 모델에서의 힉스 쌍 생성 단면적은 표준모형과 상당히 다름.
• 주요한 새로운 기여는 루프 다이어그램에서 토프 쿼크의 칼루차-클라인 진동수에서 기인함.
• 콤팩트리피케이션 스케일이 작을수록 표준모형과의 편차가 커지며, 관측 가능한 신호가 될 수 있음.
• 모델은 콱actification 스케일에 따라 단면적의 측정 가능한 증가 또는 감소를 예측함.
• 이러한 수정은 LHC에서 유니버설 엑스트라 디멘션의 검출 가능한 신호가 될 수 있음.