[논문 리뷰] Diphoton Excess at 750 GeV from a Radion in the Bulk-Higgs Scenario

Peter Cox, Aníbal D. Medina외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 12. 17.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 ATLAS와 CMS가 관측한 750 GeV 이중광자 초과 현상이 곡률이 있는 추가 차원에서 브라운-힉스 메커니즘을 갖는 라디언에서 기인할 수 있다고 제안한다. 라디언의 질량이 큰 게이지 보손과의 결합이 억제되어 기존의 제약 조건을 피하고, 힉스와의 혼합이 정렬 영역 근처에서 이루어져 이중광자 신호를 설명하며, 토크 쿼크 쌍과 가능성이 높은 이중-힉스 붕괴로의 큰 분해율을 가지게 된다.

ABSTRACT

In this work we point out that the diphoton excess recently presented by the ATLAS and CMS collaborations might originate from a radion in the bulk Higgs scenario within a warped extra dimension. In this case the couplings of the radion to massive gauge bosons are suppressed, allowing it to evade existing searches. In the presence of mixing with the Higgs, due to the strong constraints from diboson searches, only points near what we denominate the alignment region are able to explain the diphoton signal and evade current experimental constraints. The radion always has a sizeable branching ratio into top pairs, which provides a somewhat model independent channel to probe this scenario in the near future. If alignment is strong however, there are regions of parameter space where diHiggs decays may dominate providing stronger constraints and interesting perspectives for future collider searches.

연구 동기 및 목표

• ATLAS와 CMS가 관측한 750 GeV 이중광자 초과 현상을 곡률이 있는 추가 차원에서 브라운-힉스 메커니즘을 갖는 라디언을 통해 설명하기.
• 특히 이중보손 검색을 통한 실험 제약 조건에 대한 신물리학의 도전 과제를 다루기.
• 라디언이 이중광자 신호를 설명하면서도 정밀도 제약 조건과 일관성을 유지할 수 있는 매개변수 영역을 규명하기.
• 특히 정렬 영역 근처에서 라디언과 힉스 보손 간의 혼합이 제약 조건에 대한 안정성을 높이는 데 기여하는 역할을 탐색하기.

제안 방법

• 라디언을 브라운에 존재하는 힉스 장이 존재하는 곡률이 있는 추가 차원의 스칼라 진동자로 모델링하기.
• 라디언이 질량이 큰 게이지 보손과의 결합이 억제되어 이중보손 검색에서의 가시성이 감소하는 메커니즘을 구현하기.
• 라디언과 표준모형 힉스 보손 간의 혼합을 도입하여 이중보손 공진 상태 검색에 대한 제약 조건을 충족시키기.
• 정렬 한계를 사용하여 힉스 섹터를 안정화하고 라디언이 광자와 페르미온과 선호적으로 결합하도록 하기.
• 라디언의 분해율을 계산하며, 이중광자, 토크 쿼크 쌍, 이중-힉스 붕괴에 집중하기.
• 현재 LHC 제약 조건 하에서 모델의 타당성을 평가하고 향후 콜라이더 검색에 유망한 채널을 규명하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 곡률이 있는 추가 차원에서 브라운-힉스 시나리오의 라디언이 기존 실험 제약 조건을 피하면서 750 GeV 이중광자 초과 현상을 설명할 수 있는가?
• RQ2 라디언과 힉스 보손 간의 혼합이 정렬 영역 근처에서 모델의 타당성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 라디언의 주요 붕괴 채널은 무엇이며, 모델 매개변수에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 이중-힉스 붕괴가 다른 채널보다 지배하는 매개변수 영역은 어디이며, 향후 콜라이더 검색에 어떤 함의를 지닌다?
• RQ5 라디언의 토크 쿼크와의 결합이 이 시나리오에 대한 모델 독립적인 탐지 수단이 되는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• 라디언이 질량이 큰 게이지 보손과의 결합이 억제되어 기존의 이중보손 공진 상태 검색을 피할 수 있어 750 GeV 초과 현상에 대한 타당한 후보가 된다.
• 혼합 매개변수 공간에서 정렬 영역 근처의 점들만이 이중광자 신호를 동시에 설명하면서 현재의 실험 제약 조건을 충족시킬 수 있다.
• 라디언은 항상 상당한 분해율을 토크 쿼크 쌍으로 가지며, 향후 실험적 검증에 유리한 강력하고 모델 독립적인 채널을 제공한다.
• 강한 정렬 조건이 적용되는 시나리오에서는 이중-힉스 붕괴가 지배적이며, 독특한 서명을 제공하고 향후 콜라이더 실험에 더 강력한 제약 조건을 제공한다.
• 모델은 토크 및 이중-힉스 최종 상태에서의 발견 가능성이 있는 풍부한 붕괴 구조를 예측하며, 특히 정렬 영역에서 두드러진다.