[论文解读] Composite Higgs models after Run2

Verónica Sanz, Jack Setford|arXiv (Cornell University)|Mar 29, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文基于Run 2 LHC数据分析了复合希格斯模型，表明尽管模型多样性显著，但许多模型中希格斯耦合修正因子κ_V与κ_F表现出通用模式。研究发现复合能标f的稳健下限为600 GeV，特定费米子实现方式下约束更强，并展示了特定希格斯衰变道（如t̄tH）中的缺失信号如何用于识别底层模型类型。

ABSTRACT

We assess the status of models in which the Higgs is a composite pseudo-Nambu Goldstone boson, in the light of the latest 13 TeV Run 2 Higgs data. Drawing from the extensive Composite Higgs literature, we collect together predictions for the modified couplings of the Higgs, in particular examining the different predictions for $κ_V$ and $κ_F$. Despite the variety and increasing complexity of models on the market, we point out that many independent models make identical predictions for these couplings. We then look into further corrections induced by tree-level effects such as mass-mixing and singlet VEVs. We then investigate the compatibility of different models with the data, combining the Run 1 and recent Run 2 LHC data. We obtain a robust limit on the scale $f$ of 600 GeV, with stronger limits for different choices of fermion embeddings. We also discuss how a deficit in a Higgs channel could pinpoint the type of Composite Higgs model responsible for it.

研究动机与目标

• 利用Run 2期间13 TeV LHC的最新数据，评估复合希格斯模型（其中希格斯粒子为伪Nambu-Goldstone玻色子）的可行性。
• 尽管紫外完成方式各异，识别在多种模型中Higgs耦合修正因子κ_V与κ_F的通用结构。
• 研究树图修正（如单态真空期望值或希格斯与额外双态的混合）如何修改这些通用预测。
• 对Run 1与Run 2数据进行联合χ²拟合，以约束复合能标f与费米子实现模式。
• 探索在特定希格斯产生道（如t̄tH）中观测到的信号缺失是否可唯一识别底层复合希格斯模型。

提出的方法

• 采用coset空间𝒢/𝒫的非线性实现，将希格斯作为pNGB，以U = exp(iϕᵃXᵃ/f)参数化，其中f为复合能标。
• 应用CCWZ形式化方法，从动能项Tr[DᵤΣ†DᵘΣ]推导希格斯-规范玻色子耦合，得到与sin²(H/f)成比例的耦合。
• 基于共轭结构与费米子表示，推导出κ_V与κ_F的通用表达式，表明其在各类模型中具有普遍行为。
• 引入来自额外单态（具有真空期望值）或额外SU(2)ₗ双态的树图修正，表明其影响可叠加于基本与复合贡献之上。
• 对Run 1与Run 2 LHC希格斯信号强度数据进行全局χ²拟合，允许不同费米子的独立耦合修正因子。
• 利用拟合结果推导出f在95%置信水平下的下限，其对费米子表示选择与特定道的偏离具有敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多种复合希格斯模型中，Higgs耦合修正因子κ_V与κ_F会涌现出何种通用模式？
• RQ2 来自额外单态（具有真空期望值）或额外希格斯双态的树图修正，如何改变标准复合希格斯模型对κ_V与κ_F的预测？
• RQ3 利用Run 1与Run 2 LHC希格斯数据的联合分析，可对复合能标f施加何种约束？
• RQ4 在特定希格斯产生道（如t̄tH）中出现的信号缺失，是否有助于区分不同复合希格斯模型的实现？
• RQ5 f > 600 GeV的限制与在多TeV能区的直接新共振态搜寻（如W′, Z′, 顶夸克伙伴）结果相比如何？

主要发现

• 尽管模型多样性显著，许多复合希格斯模型预测相同的κ_V与κ_F值，表明低能有效理论中存在通用结构。
• 来自单态真空期望值或希格斯与额外双态混合的树图修正，其对κ_V与κ_F的影响等价于基本与复合贡献之和。
• 在95%置信水平下，对复合能标f的稳健下限为600 GeV，更强的限制取决于费米子实现的选择。
• t̄tH产生道中的信号缺失将倾向于支持特定费米子耦合模式的模型（如κₜ = κ_b = κ_F^B），如χ²分析所示。
• f > 600 GeV的限制意味着向量共振态（W′, Z′）与顶夸克伙伴预期位于多TeV能区，与当前直接搜寻灵敏度一致。
• 对f的强烈间接约束表明，除非引入其他机制（如孪生希格斯或见及机制）以减轻微调，否则顶夸克伙伴质量可能被推至更高能标。