[論文レビュー] An Anomalous Composite Higgs and the 750 GeV Di-Gamma Resonance

Ben Gripaios, Marco Nardecchia+1 more|arXiv (Cornell University)|May 31, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 24被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、追加の非線形実現U(1)η対称性を備えた拡張された複合ヒッグス模型を提案し、LHCで観測された750 GeVの二光子共鳴状態を説明する擬スグリフスボソンを導入する。共鳴状態は異常を介して二光子に崩壊し、グルーオンにも結合する。Wess-Zumino-Witten項により、η → hW+W−Zのようなレア崩壊が可能となり、同時にフレーバーおよび電弱精度制約と整合的である。

ABSTRACT

We describe a composite Higgs model in which the $SO(5)/SO(4)$ coset structure of the minimal model is extended by an additional, non-linearly-realized $U(1)_{\eta}$. We show that the extra pseudo-Goldstone boson can play the r\^{o}le of the putative 750 GeV resonance observed at the LHC, with a di-gluon production mode and a di-gamma decay mode arising via anomalies. While some tuning is needed to accommodate flavour and electroweak precision constraints, the model is no worse than the minimal model in this regard. We discuss the higher-order structure of the anomalous effective action and show that there is a Wess-Zumino-Witten term that may give rise to the rare decay $\eta ightarrow h W^+ W^- Z$.

研究の動機と目的

• LHCで観測された750 GeVの二光子共鳴状態を複合ヒッグスフレームワーク内で説明すること。
• 追加の非線形実現U(1)η対称性を導入することで、最小限のSO(5)/SO(4)複合ヒッグス模型を拡張すること。
• 得られる擬スグリフスボソンが、共鳴状態の二グルーオン生成および二光子崩壊モードを両方説明できることを示すこと。
• モデルがフレーバーおよび電弱精度制約と整合的であるかを評価し、最小モデルと比較すること。
• 高次の有効相互作用、特にWess-Zumino-Witten項の構造とその物性的結果を調査すること。

提案手法

• 最小複合ヒッグス模型のSO(5)/SO(4)コセット構造に、追加の非線形実現U(1)η対称性を拡張する。
• U(1)ηの自発的対称性の破れに起因する擬スグリフスボソンを、750 GeVの共鳴状態として特定する。
• 二光子崩壊と二グルーオン生成モードを生成する異常結合を含む有効ラグランジアンを構築する。
• 異常有効作用の構造を分析し、高次の相互作用にWess-Zumino-Witten項を同定する。
• 異常誘導結合を用いて、共鳴状態のγγおよびgg最終状態への崩壊を媒介する。
• 有効作用におけるWZW項から、レア崩壊η → hW+W−Zの有効結合を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 追加のU(1)η対称性を有する拡張された複合ヒッグス模型が、擬スグリフスボソンとして750 GeVの二光子共鳴状態を自然に取り入れられるか。
• RQ2 異常媒介結合が、共鳴状態の二グルーオン生成と二光子崩壊の両方を可能にする仕組みは何か。
• RQ3 Wess-Zumino-Witten項が、η → hW+W−Zのようなレア崩壊モードを生成する役割を果たすか。
• RQ4 U(1)ηの導入が、最小モデルと比較してフレーバーおよび電弱精度制約との整合性に与える影響は何か。
• RQ5 この拡張された複合ヒッグスフレームワークにおける高次の有効作用の構造はいかなるものか。

主な発見

• U(1)η対称性の破れに起因する擬スグリフスボソンは、観測された生成および崩壊モードを伴い、750 GeVの二光子共鳴状態をうまく説明できる。
• 三角異常を介した異常結合により、共鳴状態の二光子および二グルーオン崩壊モードが生成され、LHCのデータと整合的である。
• フレーバーおよび電弱精度制約を満たすために、最小モデルと同等の程度の調整（チューニング）で十分である。
• 有効作用にWess-Zumino-Witten項が現れ、η → hW+W−Zのようなレア崩壊が可能となり、特徴的な物性的シグネチャを提供する。
• 高次の有効作用の構造は、複合系における異常流入および異常キャンセリング機構と整合的である。
• このモデルは、大きな新しい物理学スケールを必要とせず、750 GeVの共鳴状態に対する妥当な複合ヒッグス説明を提供する。