[論文レビュー] Measurement of Higgs Anomalous Coupling with H->WW* at International Linear Collider

Y. Takubo, K. Ikematsu+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、√s = 250 GeVにおけるZH → ννWW*イベントを用いて、国際線形衝突装置（ILC）がWボソンとの異常なヒッグスカップリングに対して感受性を示すかを調査する。cクォークジェットの崩壊からの角度分布を再構築し、最適化された選別カットを適用することで、信号の有意水準は7.6に達し、WW*へのヒッグスブランチング比の測定精度は15.7%に達する。これにより、CP奇・CP偶の異常カップリングに対する制約が可能となる。

ABSTRACT

The measurement of the Higgs coupling to W bosons is an important program at the international linear collider (ILC) to search for the anomaly in the coupling to the gauge bosons. We study the sensitivity of ILC to the Higgs anomalous coupling to W bosons by using ZH->vvWW* events. In this article, we report the status of the study.

研究の動機と目的

• 国際線形衝突装置（ILC）が、特にCP奇およびCP偶の項を含む、Wボソンとの異常ヒッグスカップリングに対して感受性を示すかを評価すること。
• H → WW*過程におけるWボソン崩壊からのアップタイプクォークの角度分布を再構築する手法を開発すること。
• ビームの偏光、運動量カット、およびbタグの適用により、主な標準模型背景（WW、ZZ、ℓνqq）を抑制すること。
• cクォークジェットの角度分布を抽出し、特にCP奇項（b̃）の異常カップリングを調べること。
• 再構築されたヒッグス質量とイベント選別を用いて、ヒッグスブランチング比BR(H → WW*)を高精度で測定する可能性を評価すること。

提案手法

• WHIZARDを用いて、120 GeVのヒッグス質量および250 GeVの中心系エネルギー、250 fb⁻¹の統計的精度で、Z → ννWW*イベントをシミュレート。
• MokkaおよびILD_00検出器モデルを用いたフル検出器シミュレーション。ハドロン化にはPythia6、再構成にはMarlinを適用。
• 質量分解能σHおよびσWを用いたχ²最小化法により、ヒッグスおよびWボソン質量を再構築。
• イベント選別条件：110 < recMH < 130 GeV、70 < missM < 140 GeV、|cos θH| < 0.95、Y⁻ > 0.0005、Etrk < 30 GeV、4-jetNb ≤ 1、2-jetNb = 0。これらは背景を抑制するために用いられる。
• 有意水準を最適化するため、5つの入力変数（missM、cos θH、Y⁻、4-jetNb、トラック多重度）を用いた尤度解析。
• 各角度ビンごとにヒッグス質量分布をフィッティングすることで背景を差し引く。これにより、真のZH信号の角度分布が抽出可能となる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ILCは、特にCP奇項（b̃）を含む、Wボソンとのヒッグス異常カップリングに対してどの程度の感受性を示すか？
• RQ2 Wボソン崩壊からのcクォークジェットの角度分布は、異常カップリングを調べるのに十分な精度で再構築可能か？
• RQ3 ビーム偏光および運動量カットは、主なWWおよびℓνqq背景をどの程度効果的に抑制できるか？
• RQ4 この再構築手法を用いて、BR(H → WW*)の測定精度はどの程度達成可能か？
• RQ5 背景汚染はどの程度正確に推定され、角度分布から真の信号を抽出できるか？

主な発見

• すべての選別カットおよび尤度最適化を経た後、有意水準は0.79のカット位置で7.6に達する。
• Z → Hの断面積の不確かさが2.5%であると仮定した場合、ヒッグスブランチング比BR(H → WW*)の測定精度は15.7%である。
• cタグ付きジェットの角度分布はφ = 0 rad.付近にピークを示しており、これによりW崩壊の角度構造に対する感受性が確認される。
• 背景汚染の推定はχ²/ndf = 0.9で行われ、背景差し引きの統計的信頼性が裏付けられる。
• 二重cタグの選別効率は88%であり、W崩壊からのアップタイプクォークの効果的同定が可能である。
• 完全な選別後、信号イベントは756件、背景イベントは348件に減少し、異常カップリング解析に適したクリアな信号サンプルが得られた。