[论文解读] Diboson resonant production in non-custodial composite Higgs models

Adrián Carmona, A. Delgado+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 34被引用 4

一句话总结

本文提出，ATLAS 和 CMS 数据中观测到的 2 TeV 二玻色子共振过剩可由具有软壁全息实现的非守恒复合希格斯模型解释。该模型包含自旋-1 的矢量共振态，通过 s 通道介导二玻色子产生。尽管与电弱精确测量及其他对撞机约束存在张力，但存在一个狭窄的参数空间区域——其对轻夸克和轻子的耦合适中，对顶夸克的耦合减弱，且矢量共振态质量接近 2 TeV——可成功重现该信号，且不与现有实验限制冲突。

ABSTRACT

We show that the recently reported excess in resonant diboson production can be explained in the context of non-custodial composite Higgs models. Dibosons are generated via the s-channel exchange of massive vector bosons present in these models. We discuss the compatibility of the signal excess with other diboson experimental searches. We also discuss the tension between diboson production and other experimental tests of the model that include electroweak precision data, dilepton, dijet and top pair production and show that there is a region of parameter space in which they are all compatible with the excess.

研究动机与目标

• 在非守恒复合希格斯模型框架内，解释 ATLAS 和 CMS 数据中最近观测到的 2 TeV 二玻色子共振过剩。
• 评估该二玻色子过剩与来自电弱精确测量（EWPT）、二轻子、二胶球及顶对产生等现有实验约束的兼容性。
• 识别出一个可行的参数空间区域，使得该二玻色子信号可在不违反任何当前实验约束的前提下得到解释。
• 探索软壁全息构造在容纳较轻的矢量共振态（≈2 TeV）的同时，仍与 S 参数约束兼容的唯象学可行性。

提出的方法

• 构建一个最小化的非守恒复合希格斯模型，采用软壁机制以减少复合矢量共振态与 SM 规范玻色子之间的混合，从而实现与 EWPT 兼容的较轻共振态。
• 通过一般耦合（gV, gl, gq, gtR, gq3）参数化模型，以与模型无关的方式描述其与 SM 矢量玻色子、轻子及夸克的相互作用。
• 采用基于似然的联合拟合方法，整合 ATLAS 和 CMS 二玻色子搜索（WW/WZ/ZZ）、二轻子、二胶球、顶对及 EWPT 数据的约束。
• 使用 MadGraph5 进行蒙特卡洛模拟，计算信号截面和分支比，效率估计基于实验分析报告。
• 应用各类通道（如 ℓνjj, ℓℓjj, t¯t, 二胶球）中 95% 置信水平的观测极限，以约束参数空间。
• 采用统计方法估算解释 ATLAS 过剩所需的截面（≈6–8 fb），并考虑重建效率与通道重叠的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 ATLAS 和 CMS 观测到的 2 TeV 二玻色子共振过剩能否由具有软壁全息实现的非守恒复合希格斯模型解释？
• RQ2 为解释二玻色子过剩而所需的信号截面是否与来自其他二玻色子、二轻子、二胶球及顶对搜索的现有约束兼容？
• RQ3 在非守恒复合希格斯模型中，是否存在一个可行的参数空间区域，可同时解释二玻色子过剩并满足所有当前实验约束？
• RQ4 对轻夸克、第三代夸克及轻子的耦合如何影响模型与二轻子及二胶球约束的兼容性？
• RQ5 如果二玻色子过剩被证实，其对轻子-夸克普遍性及紫外完成结构（如全息软壁模型）有何影响？

主要发现

• 在非守恒复合希格斯模型中，存在一个可行的参数空间区域，使得 2 TeV 二玻色子过剩可被解释，且不违反任何当前实验约束。
• 该模型要求矢量共振态质量约为 1.8–2.0 TeV，与 SM 矢量玻色子的耦合（gV）在 0.8–0.9 范围内。
• 对轻夸克的耦合（gq）必须在 −0.5 至 −0.3 之间，而对第三代夸克（gq3）和右手中性顶夸克（gtR）的耦合必须较小，约为 0.3。
• 对轻子的耦合（gl）被限制在极窄范围内（−0.05 至 −0.01），表明轻子-夸克普遍性被破坏。
• 对模型最严格的约束来自二玻色子产生（WW/WZ）、二胶球及二轻子搜索，这些限制了 gq 和 gl 的大小。
• 如果该过剩在 LHC 的 Run 2 中被证实，相关信号（如 t¯t、二胶球、ℓ+ℓ− 及半轻子二玻色子共振）也应以相似质量尺度和截面出现。