[论文解读] Heavy Supersymmetric Particle Effects in Higgs Boson Production Associated with a Bottom Quark Pair at LHC

Guangping Gao, R. J. Oakes+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文研究了在大型强子对撞机（LHC）上，由于胶微子和超夸克过于沉重而无法被直接产生，其在与底夸克对关联的希格斯玻色子产生过程中产生的虚量子效应。研究发现，当 tan β 较大时，这些虚效应可使产生率变化高达 40%，因此在未来的 LHC 测量中可能被观测到。

ABSTRACT

If all the supersymmetry particles (sparticles) except a light Higgs boson are too heavy to be directly produced at the Large Hadron Collider (LHC), a possible way to reveal evidence for supersymmetry is through their virtual effects in other processes. We examine such supersymmetric QCD effects in bottom pair production associated with a light Higgs boson at the LHC. We find that if the relevant sparticles (gluinos and squarks) are well above the TeV scale, too heavy to be directly produced, they can still have sizable virtual effects in this process. For large \ an\\beta, such residual effects can alter the production rate by as much as 40 percent, which should be observable in future measurements of this process at the LHC.

研究动机与目标

• 研究超出 1 TeV 能标的重超对称粒子（胶微子和超夸克）是否可通过虚量子效应在实验中留下可观测的痕迹。
• 评估超对称量子色动力学修正对 LHC 上希格斯玻色子与底夸克对关联产生率的影响。
• 确定尽管直接产生超粒子在运动学上被禁止，这些虚效应是否仍能为超对称提供间接证据。
• 评估该过程对 tan β 参数的敏感性，特别是大 tan β 区域的情形。

提出的方法

• 采用有效场论技术，对重胶微子和超夸克在希格斯玻色子与底夸克对关联产生过程中的虚贡献进行建模。
• 在超对称量子色动力学框架内计算一阶量子修正，重点关注来自重超粒子的主导虚贡献。
• 分析中完整包含了 tan β 参数的依赖性，该参数控制希格斯玻色子与底夸克以及其超对称伙伴之间的耦合强度。
• 在 QCD 的下一阶近似下计算产生截面，包含虚超对称修正，并与标准模型预测进行比较。
• 系统评估了产生截面对于超粒子质量尺度和 tan β 参数的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 来自超过 1 TeV 能标的重胶微子和超夸克的虚效应，是否能显著改变 LHC 上希格斯玻色子与底夸克对的产生率？
• RQ2 tan β 参数如何影响这些虚超对称量子色动力学修正的大小？
• RQ3 由于这些虚效应，产生截面的最大可观测偏差是多少？
• RQ4 预测的截面修正是否足够大，可在未来的 LHC 测量中被探测到？

主要发现

• 即使无法被直接产生，重胶微子和超夸克的虚效应仍可对希格斯玻色子与底夸克对的产生截面产生显著修正。
• 在 tan β 较大的情况下，这些修正可使产生率与标准模型预测相比变化高达 40%。
• 主要贡献源于大 tan β 区域下希格斯玻色子与底夸克以及其超对称伙伴之间耦合的增强。
• 即使超粒子质量超过 1 TeV，这些虚效应仍保持显著，表明在 LHC 上间接探测超对称是可行的。
• 结果表明，未来对该过程的高精度测量可能提供超对称的证据，即使缺乏直接的超粒子信号。