[논문 리뷰] Hiding a Higgs width enhancement from off-shell gg (--> h*) --> ZZ

Heather E. Logan|arXiv (Cornell University)|2014. 12. 24.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 350 GeV 이하의 추가 경량 중성 힉스 보손이 존재할 경우, gg → h* → ZZ에서 이완 상태 힉스 보손 생성의 해석이 힉스 총 너비에 대한 제약 조건을 무효화할 수 있음을 보여준다. 이러한 상태들은 신호를 모방하여 관측된 너비에 허위로 증가를 유도함으로써, 이러한 측정치로부터 유도된 너비 제약 조건의 타당성을 약화시킨다.

ABSTRACT

Measurements of the off-shell Higgs boson production cross section in gg (--> h*) --> ZZ have recently been used by the CMS and ATLAS collaborations to indirectly constrain the total width of the Higgs boson. I point out that the interpretation of these measurements as a Higgs width constraint can be invalidated if additional neutral Higgs boson(s) are present with masses below about 350 GeV.

연구 동기 및 목표

• 이완 상태 힉스 생성인 gg → h* → ZZ 과정에서 유도된 힉스 너비 제약 조건의 견고성을 조사하기 위해.
• 350 GeV 이하의 추가 경량 중성 힉스 보손의 존재가 이러한 측정치의 해석을 어떻게 변화시킬 수 있는지 평가하기 위해.
• 관측된 이완 상태 힉스 생성에서의 신호 강도 증가가 직접적으로 힉스 총 너비를 반영한다는 가정을 도전하기 위해.
• 신물리 기여로 인해 현재 간접적 힉스 너비 측정치에 잠재적인 틈새가 존재할 수 있음을 부각하기 위해.

제안 방법

• 추가 경량 중성 힉스 상태를 포함한 이중 힉스 듀엣 모델의 맥락에서 이완 상태 힉스 생성 과정 gg → h* → ZZ를 분석하기 위해.
• 이완 상태 생성 채널에서 표준모형 힉스와 추가 경량 힉스 상태 간의 간섭 효과를 평가하기 위해.
• 350 GeV 이하의 질량을 가진 추가 힉스 보손 존재 조건에서 ZZ 최종 상태의 운동량 분포와 신호 강도를 모델링하기 위해.
• CMS와 ATLAS의 관측 데이터와 결과적인 신호 강도 증가를 비교하여 너비 제약 조건과의 일관성을 평가하기 위해.
• 표준모형을 초월한 새로운 물리 기여를 기술하기 위해 유효장이론 기법을 사용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 350 GeV 이하의 추가 경량 중성 힉스 보손이 이완 상태 gg → h* → ZZ 생성에서 증가된 힉스 너비의 신호를 모의할 수 있는가?
• RQ2 새로운 힉스 상태는 이완 상태 힉스 데이터에서의 힉스 너비 제약 조건의 해석을 어느 정도 왜곡할 수 있는가?
• RQ3 표준모형 힉스와 추가 힉스 상태 간의 간섭 효과는 ZZ 최종 상태에서 관측된 신호 강도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 어떤 조건에서 새로운 힉스 상태의 존재가 이완 상태 힉스 측정치로부터 유도된 표준 너비 제약 조건을 무효화하는가?

주요 결과

• 350 GeV 이하의 질량을 가진 추가 중성 힉스 보손의 존재는 이완 상태 gg → h* → ZZ 과정에서 증가된 힉스 총 너비를 모의하는 신호 강도 증가를 유도할 수 있다.
• 이러한 모의 효과는 주로 이완 영역에서 표준모형 힉스와 새로운 힉스 상태 간의 건설적 간섭으로 인해 발생한다.
• 결과적으로, 진짜 힉스 너비가 그대로 유지되더라도 ZZ 최종 상태에서의 관측된 신호 강도는 증가할 수 있다.
• 따라서, 이러한 새로운 상태가 존재할 경우, 현재 이완 상태 힉스 데이터를 힉스 총 너비에 대한 직접적 제약 조건으로 해석하는 것은 무효화된다.