[논문 리뷰] Impact of dimension-eight SMEFT operators in the EWPO and Triple Gauge Couplings analysis in Universal SMEFT

Tyler Corbett, Jay Desai외 4명|arXiv (Cornell University)|2023. 04. 06.

Advanced MRI Techniques and ApplicationsMedicine인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 유니버설 SMEFT에서 8차 연산자까지 포함한 전자약력 정밀도 관측량(EWPO)과 이중보손 생성을 종합적으로 분석한다. 이는 유니버설, C 및 P 보존 신물리학을 가정한 것이다. 연구는 LHC 데이터가 삼중 게이지 쌍량에 기여하는 6차 및 8차 연산자의 윌슨 계수를 독립적으로 제약할 수 있음을 보이며, 이 프레임워크 내에서 8차 효과가 삼중 게이지 쌍량에 미치는 영향은 무시할 만큼 작음을 발견한다.

ABSTRACT

We perform a complete study of the electroweak precision observables and electroweak gauge boson pair production in terms of the SMEFT up to ${\cal O}(1/Λ^4)$ under the assumption of universal, C and P conserving new physics. We show that the analysis of data from those two sectors allows us to obtain closed constraints in the relevant parameter space in this scenario. In particular we find that the Large Hadron Collider data can independently constrain the Wilson coefficients of the dimension-six and -eight operators directly contributing to the triple gauge boson vertices. Our results show that the impact of dimension-eight operators in the study of triple gauge couplings is small.

연구 동기 및 목표

• 유니버설 SMEFT에서 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$까지의 전자약력 정밀도 관측량(EWPO)과 전자약력 이중보손(EWDB) 생성을 완전히 분석하는 것.
• 유니버설, C 및 P 보존 신물리학을 가정할 때 LHC 데이터를 사용하여 6차 및 8차 연산자의 윌슨 계수를 제약하는 것.
• 현재 실험 제약 조건의 맥락에서 8차 연산자가 삼중 게이지 쌍량(TGC) 측정에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 먼저 EWPO를 통해 유효 조합의 윌슨 계수를 제약한 후, 그 결과를 이중보손 과정에 적용하는 순차적 분석의 가능성을 입증하는 것.
• EWPO 및 EWDB 영역의 데이터를 모두 활용하여 관련 윌슨 계수의 매개변수 공간을 완전히 닫는 것.

제안 방법

• 유니버설 SMEFT 프레임워크에서 6차 연산자에 대해 Hagiwara-Ishihara-Szalapski-Zeppenfeld(HISZ) 기저를 사용한다.
• 장 재정의를 적용하여 페르미온 연산자를 제거하고, C 및 P 보존 조건 하에 오직 보존 연산자만 유지한다.
• 8차 연산자 기여를 포함하여 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$까지 삼중 게이지 보손 쌍량($\gamma W^+W^-$, $Z W^+W^-$)에 대한 해석적 표현을 유도한다.
• 다양한 윌슨 계수, 예를 들어 $f_W$, $f_{B\tilde{f}}$, $\tilde{f}_{BW}$, $\tilde{f}_{\Phi,1}$, $f^{(1)}_{W\Phi^4D^2}$ 등을 포함하여 TGC를 표현한다.
• LHC 데이터를 이용한 전역 피팅을 수행하여 유효 쌍량과 그 $\Lambda$-의존 보정을 제약한다.
• 순차적 분석 전략을 사용한다: 먼저 EWPO를 통해 윌슨 계수의 네 가지 유효 조합을 제약한 후, 그 제약 조건을 이중보손 분석에 적용하여 자유도를 줄인다.

Figure 1: One- and two-dimensional projections of $\Delta\tilde{\chi}^{2}_{\rm EWPO}$ for the coefficients $\tilde{f}_{BW}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{\Phi,1}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\delta G_{F}/\hat{G}_{F}$ , and $f^{(3)}_{W^{2}\Phi^{4}}\hat{v}^{4}/\Lambda^{4}$ , as indicated in each

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LHC의 전자약력 정밀도 관측량 데이터는 유니버설 SMEFT에서 6차 및 8차 연산자의 윌슨 계수를 어느 정도 제약할 수 있는가?
• RQ2 유니버설 SMEFT 프레임워크에서 8차 연산자의 기여는 삼중 게이지 보손 쌍량($\gamma W^+W^-$, $Z W^+W^-$)에 얼마나 중요한가?
• RQ3 이중보손 생성 데이터 분석은 EWPO와 동일한 윌슨 계수를 독립적으로 제약할 수 있으며, 그 제약 수준은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$ 보정, 특히 8차 연산자 기여가 삼중 게이지 쌍량의 결정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 먼저 EWPO 제약을 통해 유효 조합을 제약한 후 이 결과를 이중보손 데이터 분석에 적용하는 순차적 분석 전략은 실현 가능하고 효과적인가?

주요 결과

• LHC의 전자약력 정밀도 관측량 데이터는 6차 및 8차 연산자의 윌슨 계수에 대한 네 가지 유효 조합을 독립적으로 제약할 수 있다.
• 이중보손 생성 데이터 분석은 동일한 매개변수 공간을 추가로 제약하여, 관련 윌슨 계수의 전체 집합에 대해 닫힌 구속 조건을 도출할 수 있다.
• 현재 실험 감도 범위 내에서 8차 연산자의 삼중 게이지 쌍량($\gamma W^+W^-$ 및 $Z W^+W^-$)에 대한 영향은 무시할 만큼 작다.
• 먼저 EWPO를 통해 유효 조합을 제약한 후, 그 결과를 이중보손 분석에 적용하는 순차적 분석 전략은 실현 가능하며 자유도를 줄이는 데 효과적이다.
• 이 연구는 유니버설, C 및 P 보존 SMEFT 프레임워크에서 8차 연산자의 수가 충분히 제한되어 있어 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$ 분석을 완전하고 일관적으로 수행할 수 있음을 확인한다.
• 8차 연산자 14개의 기여를 포함한 $\mathcal{O}(1/\Lambda^4)$까지의 TGC 해석적 표현은 있지만, 그 영향은 6차 기여에 비해 지배적이지 않다.

Figure 2: One- and two-dimensional projections of $\Delta\tilde{\chi}^{2}_{\rm EWDB}$ for the effective coefficients $\tilde{f}_{W}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{B}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , $\tilde{f}_{WWW}\hat{v}^{2}/\Lambda^{2}$ , and $f^{(1)}_{W^{2}B\Phi^{2}}\hat{v}^{4}/\Lambda^{4}$ as i