[논문 리뷰] Higgs-radion interpretation of 750 GeV di-photon excess at the LHC

Aqeel Ahmed, Barry M. Dillon외 3명|arXiv (Cornell University)|2015. 12. 17.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 12인용 수 36

한 줄 요약

이 논문은 ATLAS와 CMS에서 관측한 750 GeV 이중 광자 초과 현상이 5차원 Randall-Sundrum 모형 내의 라디온 입자로 해석될 수 있다고 제안한다. 힉스-라디온 시나리오는 750 GeV에서 관측된 이중 광자 단면적을 동시에 재현하면서도 125 GeV에서 표준모형 유사 힉스 보손을 유지함으로써 두 신호에 대해 일관된 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

We present a possible interpretation of the excess in the di-photon channel at 750 GeV recently observed by ATLAS and CMS as the radion of the five-dimensional Randall-Sundrum model. We show that the Higgs-radion scenario can give a cross section comparable to those observed in the di-photon final state at 750 GeV while at the same time giving a very SM-like state at 125 GeV.

연구 동기 및 목표

• ATLAS와 CMS에서 관측한 750 GeV 이중 광자 공명을 고차원 모형 내의 라디온 상태로 설명하기 위해.
• 동일한 이론적 프레임워크 내에서 125 GeV에서 표준모형 힉스 보손을 유지하기 위해.
• 라디온이 750 GeV에서 실험 관측과 유사한 이중 광자 생성 단면적을 달성하기 위해.
• 단일 스칼라 상태(라디온)가 750 GeV 초과와 125 GeV 힉스를 동시에 설명할 수 있는지 탐색하기 위해.

제안 방법

• 왜곡된 추가 차원을 가진 다섯 번째 차원의 Randall-Sundrum 모형을 채택하여 중력자 진동 상태로서의 라디온 상태를 생성한다.
• 톱 쿼크와 W 보손의 루프 유도 상호작용을 통해 라디온을 이중 광자 공명의 스칼라 입자로 식별한다.
• 라디온이 표준모형 입자와의 결합이 125 GeV에서 관측된 힉스 유사 상태와 일치하도록 보장한다.
• 톱 쿼크와 W 보손의 루프 기여를 사용하여 라디온이 750 GeV에서 LHC에서의 이중 광자 생성 단면적을 계산한다.
• 750 GeV 이중 광자 신호 강도와 125 GeV 힉스 신호 성질을 동시에 만족시키기 위해 모델 매개변수를 조정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 750 GeV 이중 광자 초과 현상은 5차원 Randall-Sundrum 모형 내의 라디온 상태로 설명될 수 있는가?
• RQ2 라디온 시나리오는 125 GeV에서 표준모형 유사 힉스 보손을 충돌 없이 유지할 수 있는가?
• RQ3 이 모형에서 750 GeV에서 라디온의 예측된 이중 광자 생성 단면적은 얼마인가?
• RQ4 라디온이 광자 및 기타 표준모형 입자와의 결합이 실험 제약 조건과 일치하는가?

주요 결과

• 5차원 Randall-Sundrum 모형 내의 라디온은 ATLAS와 CMS에서 관측된 초과 현상과 일치하는 750 GeV에서의 이중 광자 단면적을 생성할 수 있다.
• 동일한 스칼라 섹터를 통해 이 모형은 자연스럽게 125 GeV에서 표준모형 유사 힉스 보손을 수용한다.
• 라디온의 광자와의 결합은 토프 쿼크와 W 보손을 포함한 루프 다이어그램을 통해 매개되며, 이로 인해 이중 광자 붕괴 채널이 가능해진다.
• 이 시나리오는 125 GeV 공명에서 표준모형 예측의 큰 변화를 피하며 관측된 힉스 신호 강도를 유지한다.