[論文レビュー] Diboson resonances within a custodially protected warped extra-dimensional scenario

Andrei Angelescu, A. Djouadi+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 46被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、カユーズァ＝クライン励起状態を伴う電弱ゲージボソンの、共形的保護付きの歪んだ余次元モデルにおける、ATLASおよびCMSが観測した2 TeVの二ボソン過剰現象を説明する可能性を提案している。このモデルは、LEPおよびTevatronにおけるトップおよびボトムクォークの生成における前向き・後向き非対称性を同時に説明でき、追加の重いクォークパートナを含めることで電弱精度観測とヒッグスデータと整合する。

ABSTRACT

We propose an interpretation of the diboson excess recently observed by the ATLAS and CMS collaborations in terms of Kaluza-Klein excitations of electroweak gauge bosons stemming from a realization of a warped extra-dimensional model that is protected by a custodial symmetry. Besides accounting for the LHC diboson data, this scenario also leads to an explanation of the anomalies that have been observed in the measurements of the forward-backward asymmetries for bottom quarks at LEP and top quarks at the Tevatron.

研究の動機と目的

• ATLASおよびCMSのデータにおける2 TeVの二ボソン過剰現象を、歪んだ余次元モデルにおける電弱ゲージボソンのカユーズァ＝クライン励起状態の起源として解釈すること。
• 同じ新しい物理のセクターによって、TevatronおよびLEPにおけるトップおよびボトムクォーク対生成の観測された前向き・後向き非対称性を説明すること。
• 電弱精度観測とLHCヒッグス測定ととの整合性を評価すること。
• アップグレードされた13 TeV LHCランにおける信号の確認または否定の可能性を評価すること。

提案手法

• 共形的対称性によって保護される、バルクゲージ対称性SU(2)ₗ × SU(2)ᵣ × U(1)ₓを有する歪んだ余次元モデルを採用し、木レベルでのTパラメータへの寄与を抑制する。
• AdS₅空間に歪んだ計量を用いたコンact化から、W、Zおよび光子のカユーズァ＝クライン励起状態を導入し、質量が約2 TeVに近くなるように設定する。
• トップおよびボトムクォークをTeVブレーン上に局在化させ、KKゲージボソンとの結合を強化することで、前向き・後向き非対称性を大きく生成する。
• WW、WZ、ZZおよびWH最終状態へのKKゲージボソンの生成断面積と崩壊分岐比を計算し、観測された過剰現象に一致させる。
• 電弱精度観測とLHCヒッグス測定からの制約を考慮し、重いトップおよびボトムクォークパートナの寄与を調整する。
• 13 TeV LHCにおける信号の有意性を、ライブネンススケーリングとバックグラウンド挙動（特にgg初期過程）の推定によって評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ATLASおよびCMSにおける2 TeVの二ボソン過剰現象は、共形的保護付きの歪んだ余次元モデルにおける電弱ゲージボソンのカユーズァ＝クライン励起状態によって説明可能か？
• RQ2 このモデルは、TevatronおよびLEPで観測されたトップおよびボトムクォーク対生成の前向き・後向き非対称性を同時に説明できるか？
• RQ3 電弱精度観測とLHCヒッグスデータからの制約に対して、このモデルはどのように評価されるか？
• RQ4 4 fb⁻¹のデータ量を想定した13 TeV LHCランにおける二ボソン信号の期待有意性はどの程度か？
• RQ5 このモデルはZZチャンネルの過剰現象を説明できるのか、それとも新しい物理または測定誤差の仮定がなければ矛盾するのか？

主な発見

• モデルは、ATLASおよびCMSが観測したWW、WZおよびWHチャンネルにおける2 TeVの二ボソン過剰現象を、個々のチャンネルで約2.5–3σの有意性でうまく説明できる。
• トップおよびボトムクォーク生成における前向き・後向き非対称性は、TeVブレーン上に局在化したトップおよびボトムクォークとKKゲージボソンとの結合強度の増大によって自然に生成される。
• 重いトップおよびボトムクォークパートナの追加寄与を考慮すれば、電弱精度観測とLHCヒッグス測定ととの整合性を保ったままモデルは有効である。
• 2 TeVのKKグルーオン共鳴状態は、トップおよびボトムクォークパートナへの開放崩壊チャネルがあるため幅広く、二トップ共鳴状態探索による除外を回避できる。
• 13 TeV LHCで4 fb⁻¹のデータ量を得た場合、QCDバックグラウンドが同様にスケーリングするならば、信号の有意性は8 TeVランと同等に保たれるが、gg初期過程のバックグラウンドが支配的になると1.5σ未満に低下する可能性がある。
• ZZチャンネルの過剰現象は、KKグリビトンがほぼ縮退した質量を持つ場合、またはWやヒッグスボソンを含むジジェット質量の誤識別が生じる場合を除き、説明が難しい。