[논문 리뷰] Interference effects in MSSM Higgs searches at the LHC

Elina Fuchs, G. Weiglein|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 2인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 복소 매개변수를 가진 MSSM에서 거의 degenerate한 중성 힉스 보손 간의 간섭 효과를 조사하며, 글루온 융합 및 b-쿼크 연관 생성에서의 간섭이 단면적을 최대 97%까지 억제할 수 있음을 보여주어, 기존의 표준 좁은 폭 근사에서 배제되는 파rameter 영역가 LHC 배제 경계를 우회할 수 있음을 시사한다. 연구는 CP-비대칭 상황에서 간섭을 忽시할 경우 잘못된 배제 한계를 초래함을 입증한다.

ABSTRACT

Complex parameters in the MSSM lead to mixing and interference between the two heavier neutral CP-even and CP-odd Higgs states. These effects can become very large in the case of almost degenerate states. In a CP-violating benchmark scenario, we investigate phenomenological implications of such interferences in view of the LHC searches for heavy Higgs bosons decaying to a pair of $ au$-leptons and produced in gluon fusion and in association with b-quarks. Strongly destructive effects leave parameter regions unconstrained that would be regarded as excluded if no interference terms were taken into account.

연구 동기 및 목표

• 복소 매개변수를 가진 MSSM에서 거의 degenerate한 중성 힉스 보손 간의 간섭이 LHC 힉스 탐색 해석에 미치는 영향을 평가하는 것.
• h2와 h3 사이의 CP-비대칭 혼합이 τ+τ− 최종 상태에서의 생성 및 붕괴 단면적에 어떻게 영향을 미치는지 조사하는 것.
• Run 1 LHC 데이터에서 표준 좁은 폭 근사에서 간섭 항을 忽시할 경우 배제 한계에 미치는 영향을 평가하는 것.
• b¯b 연관 및 글루온 융합 생성 채널에서 간섭 효과 유무에 따라 얻어진 배제 경계를 비교하는 것.
• 파라미터 영역 중에서 개별 단면적은 배제를 시사하지만, 간섭에 의해 실제로 배제되지 않는 영역가 존재함을 입증하는 것.

제안 방법

• µ = 1000 GeV 및 φAt = π/4를 가진 Mmod+ h 시나리오에 기반한 CP-비대칭 벤치마크 시나리오를 사용하여 강한 CP-비대칭 혼합을 유도한다.
• 좁은 폭 근사 없이 전체 간섭 항을 포함한 1차 순서에서 b¯b →ha →τ+τ− 및 gg →ha →τ+τ−의 부분형 단면적을 계산한다.
• 이중 순서에서 FeynHiggs를 사용하여 힉스 질량, 총 붕괴 폭 및 ˆZ-혼합 인자에 대한 전파자 보정을 적용한다.
• 혼합 효과를 포함하기 위해 전체 전파자 근사로 브라이트-바이너 전파자와 ˆZ-요소를 사용하여 힉스 공진을 매개변수화한다.
• 간섭 강도를 정량화하기 위해 총 진폭의 응집합에서의 상대 간섭 기여도 η = σint / σincoh 를 정의한다.
• 간섭을 포함한 응집합과 포함하지 않은 비응집합(표준 NWA)을 사용하여 HiggsBounds-4.2.0에서 유도된 배제 경계를 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거의 degenerate한 힉스 상태 h2와 h3 사이의 간섭 효과가 MSSM 힉스 탐색에서 예측된 단면적에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 H와 A가 h2와 h3로 혼합되는 CP-비대칭 혼합이 LHC Run 1 데이터에서 유도된 배제 경계에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ3 τ+τ− 최종 상태에서 글루온 융합 및 b¯b 연관 힉스 생성에서의 간섭 효과의 정량적 크기는 얼마인가?
• RQ4 표준 좁은 폭 근사에서 간섭 항을 포함하거나 忽시할 경우 배제 한계는 어떻게 변화하는가?
• RQ5 MH±–tanβ 평면의 어느 영역에서 간섭에 의해 비록 신호 강도가 유사하게 보일지라도 배제를 피할 수 있는가?

주요 결과

• φAt = π/4인 CP-비대칭 벤치마크 시나리오에서, MH± ≈ 480 GeV 및 tanβ ≈ 29 영역에서 간섭으로 인해 단면적이 최대 97% 감소한다.
• 상대 간섭 기여도 η는 넓은 범위에서 −97%에 도달한다.