[논문 리뷰] Warped Extra Dimensions: Flavor, Precision Tests and Higgs Physics

Florian Goertz|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 학위논문은 랜들-선드룸 모델에서 비틀린 추가 차원의 현상학을 조사하며, 풍미 물리학, 정밀도 시험, 힉스 보손 현상학에 중점을 둔다. 이 논문은 호스팅된 RS 설정에서 힉스 생성 및 붕괴의 완전한 1-루프 계산을 제시하며, LHC의 직접적 탐지 범위를 초월한 새로운 물리 스케일에 대한 민감도를 보이며, RS 모델에서 자연스러운 풍미 구조가 토프 쿼크의 전방-후방 비대칭을 설명할 수 없다는 것을 입증한다.

ABSTRACT

In this thesis, the phenomenology of the Randall-Sundrum setup is investigated. In this context models with and without an enlarged SU(2)_L x SU(2)_R x U(1)_X x P_{LR} gauge symmetry, which removes corrections to the T parameter and to the Z b_L \bar b_L coupling, are compared with each other. The Kaluza-Klein decomposition is formulated within the mass basis, which allows for a clear understanding of various model-specific features. A complete discussion of tree-level flavor-changing effects is presented. Exact expressions for five dimensional propagators are derived, including Yukawa interactions that mediate flavor-off-diagonal transitions. The symmetry that reduces the corrections to the left-handed Z b \bar b coupling is analyzed in detail. In the literature, Randall-Sundrum models have been used to address the measured anomaly in the t \bar t forward-backward asymmetry. However, it will be shown that this is not possible within a natural approach to flavor. The rare decays t o cZ and t o ch are investigated, where in particular the latter could be observed at the LHC. A calculation of Γ_{12}^{B_s} in the presence of new physics is presented. It is shown that the Randall-Sundrum setup allows for an improved agreement with measurements of A_{SL}^s, S_{ψϕ}, and ΔΓ_s. For the first time, a complete one-loop calculation of all relevant Higgs-boson production and decay channels in the custodial Randall-Sundrum setup is performed, revealing a sensitivity to large new-physics scales at the LHC.

연구 동기 및 목표

• 확장된 게이지 대칭이 있는지 여부에 관계없이 랜들-선드룸 모델의 현상학을 분석하기 위해.
• 비틀린 추가 차원에서의 풍미 변화 과정과 그 제약 조건을 조사하기 위해.
• 희귀한 토프 쿼크 붕괴 t → cZ 및 t → ch의 계산을 수행하여 LHC에서의 탐지 가능성 평가하기 위해.
• 호스팅된 RS 모델에서의 모든 관련 힉스 생성 및 붕괴 채널에 대한 완전한 1-루프 계산을 수행하기 위해.
• AsSL, Sψφ, 및 ∆Γs와 같은 정밀도 관측량과의 모델의 호환성 평가하기 위해.

제안 방법

• 모델 고유의 특징를 명확히 하기 위해 질량 기저에서 직접 칼루차-클라인 분해를 수립하기 위해.
• 풍미 비대칭 유크라 히스 기여를 포함한 5차원 전파함수에 대한 정확한 표현을 유도하기 위해.
• 호스팅된 RS 모델에서 모든 관련 힉스 생성 및 붕괴 채널에 대한 완전한 1-루프 계산을 수행하기 위해.
• 풍미 및 정밀도 관측량을 분석하기 위해 세 가지 별개의 RS 매개변수 점을 사용한 수치적 접근을 수행하기 위해.
• KK 스케일에서 바텀 쿼크 스케일까지 ∆B = 1 연산자의 윌슨 계수의 양자역학적 군 진화를 적용하기 위해.
• 호스팅된 대칭이 T 파라미터 및 Zb̄b 결합에 대한 수정을 억제하는 데서의 역할 분석하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 랜들-선드룸 모델의 자연스러운 풍미 프레임워크 내에서 토프 쿼크의 전방-후방 비대칭은 설명될 수 있는가?
• RQ2 호스팅된 RS 모델은 LHC에서의 힉스 보손 생성 및 붕괴에 대해 어떤 현상학적 함의를 지니는가?
• RQ3 풍미 비대칭 유크라 쿠퍼링은 비틀린 추가 차원에서 정밀도 관측량과 희귀 붕괴에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 랜들-선드룸 모델은 AsSL, Sψφ, 및 ∆Γs 측정치와의 일치도를 어느 정도 향상시킬 수 있는가?
• RQ5 LHC의 직접적 탐지 범위를 초월한 새로운 물리 스케일에 대해 힉스 관측량은 어떤 민감도를 보이는가?

주요 결과

• 호스팅된 RS 모델은 최소 RS 모델에 비해 AsSL, Sψφ, 및 ∆Γs 측정치와의 일치도를 향상시킬 수 있다.
• 희귀 붕괴 t → ch의 분해율은 LHC에서 관측 가능할 수 있으며, 횡단면은 10 fb 수준에 도달할 수 있다.
• 모델은 힉스 생성 및 붕괴 과정에서 LHC의 직접적 탐지 범위를 초월한 새로운 물리 스케일에 민감도를 보인다.
• 토프 쿼크의 전방-후방 비대칭은 RS 프레임워크 내에서 자연스러운 풍미 접근법으로는 설명될 수 없다.
• 호스팅된 RS 모델에서 힉스 생성 및 붕괴의 첫 번째 완전한 1-루프 계산은 특히 벡터 보손 융합 및 글루온 융합 채널에서 표준모형 예측에 상당한 수정을 드러낸다.
• 수치적 결과는 호스팅된 모델에서 ωqq′Z 보정 인자들이 크다는 것을 보여준다: ωdLdLZ ≈ 2.9, ωdRdRZ ≈ 150.9, 및 ωdLdRZ ≈ -15.7로, 강력한 호스팅된 보호 효과를 나타낸다.