[論文レビュー] Global Analysis for Probing Electroweak Symmetry Breaking Mechanism at High Energy Colliders

Hong-Jian He, C.–P. Yuan+1 more|ArXiv.org|Apr 9, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、高エネルギー加速器における新しい物理を探索するための普遍的な有効ラグランジアンフレームワークを用いて、電弱対称性の spontaneously broken（EWSB）をグローバルに分析する。精密な電弱パワー・カウンティング手法と縦方向・ゴールドストーン粒子の等価性原理を適用することで、次-leading order（NLO）のボソン的オペレーターを体系的に分類し、さまざまな加速器プロセスがすべてのこうしたオペレーターをどのように補完的に探査できるかを示し、LHCおよび将来の線形衝突機におけるEWSBダイナミクスのテストの包括的フレームワークを提供する。

ABSTRACT

We review our recent global analysis for probing the electroweak symmetry breaking (EWSB) mechanism by the universal effective Lagrangian description. After summarizing and commenting upon the current bounds for the EWSB parameters, we focus on testing them at the forthcoming high energy colliders such as the CERN LHC and the future linear colliders. We develop a precise electroweak power counting method (a la Weinberg) and formulate the longitudinal-Goldstone boson equivalence as a necessary criterion for sensitively probing the EWSB sector. Armed with these, we systematically estimate and classify the contributions of {all} next-to-leading order (NLO) bosonic operators to various scattering processes at the high energy colliders. The experimental signatures at these colliders are also analyzed. Furthermore, the {complementarity} of different scattering processes via different colliders for a complete probe of all these NLO effective operators is demonstrated.

研究の動機と目的

• 標準模型を超えた電弱対称性の spontaneously broken メカニズムを有効場理論フレームワークを用いて体系的に探査するためのフレームワークを構築すること。
• ハイパー・ディメンション・オペレーターを整理するための、ワインバーグのアプローチに基づく正確な電弱パワー・カウンティング手法を確立すること。
• EWSB セクターに対する感受性を高めるための基準として、縦方向・ゴールドストーン粒子の等価性原理を適用すること。
• すべての次-leading order（NLO）ボソン的オペレーターを分類し、高エネルギー加速器における散乱過程への寄与を明らかにすること。
• LHC および将来の線形衝突機の異なる実験が、NLO 有効オペレーターの全セットをどのように補完的に探査できるかを示すこと。

提案手法

• 新しい物理のスケール未満のエネルギー領域における電弱セクターにおける新しい物理の効果を記述するため、普遍的な有効ラグランジアンを用いる。
• ワインバーグの有効場理論の手法にインspiredされたパワー・カウンティングスキームを適用し、NLO 捕捉を体系的に整理する。
• 高エネルギー散乱過程におけるEWSBセクターへの感受性を簡素化・向上させるために、縦方向・ゴールドストーン粒子の等価性原理を用いる。
• 有効理論におけるすべての可能なNLOボソン的オペレーターを分類し、それらがさまざまな散乱振幅に与える寄与を計算する。
• CERNのLHCおよび将来の線形衝突機における実験的シグネチャーを分析し、信号率と運動量分布に注目する。
• 例えばW+W−、WZ、γγなど、さまざまな衝突プロセスの感受性が、異なるNLOオペレーターに対してどのように補完的であるかを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギー加速器における有効場理論フレームワークを用いて、電弱対称性の spontaneously broken メカニズムをどのように体系的に探査できるか？
• RQ2 縦方向・ゴールドストーン粒子の等価性原理は、EWSBセクターにおける新しい物理を高感度で探査するために果たす役割は何か？
• RQ3 どのNLOボソン的オペレーターが高エネルギー散乱過程に顕著な寄与をし、実験的にどのように区別できるか？
• RQ4 LHCと将来の線形衝突機の感受性は、どのように補完的であり、NLO有効オペレーターの全セットをどのように探査するか？
• RQ5 これらのNLOオペレーターの支配的実験的シグネチャーは、高エネルギー衝突機データにおいてどのように現れるか？

主な発見

• パワー・カウンティング手法は、電弱散乱振幅へのNLO寄与を一貫的かつ正確に整理するフレームワークを提供する。
• 縦方向・ゴールドストーン粒子の等価性が、EWSBセクターに対する感受性を高めるために必要な強力な基準であることが示された。
• すべてのNLOボソン的オペレーターが体系的に分類され、W+W−、WZ、γγ、ZZなどのさまざまな散乱過程への寄与が計算された。
• LHCと将来の線形衝突機は、補完的な感受性を示す：LHCはベクトルボソンを含むオペレーターの探査に優れており、線形衝突機は特定の組み合わせに対して優れた精度を発揮する。
• 各NLOオペレーターに対して、標準模型からのずれが最も顕著に観測される可能性がある特定の散乱過程および運動量領域が同定された。
• EWSBセクターのグローバルな探査には、複数の加速器タイプおよびプロセスのデータを統合する必要があることが分析で示された。