[論文レビュー] Measuring Higgs Branching Ratios and telling the SM from a MSSM Higgs Boson at the e+e- Linear Collider

M. Battaglia|ArXiv.org|Oct 7, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、特にTESLA検出器設計を用いて、100–140 GeV/c²の質量範囲におけるヒッグスボソンの崩壊比率を測定するe+e-線形衝突機の能力を調査している。350および500 GeVの中心系エネルギーでのシミュレーションを用い、フェルミオン（bb、cc、ττ）およびWW*対への崩壊の正確な測定が、標準模型ヒッグスとMSSMにおける中性ヒッグスの区別に寄与することを示している。また、Aボソン質量の予測に対する高い感度が得られている。

ABSTRACT

An accurate determination of the Higgs decay branching ratios to bb, cc, gg, WW* and tau tau pairs is important for the study of the Higgs couplings and for determining its SM or MSSM nature in the mass range 100 GeV/c2 < M_H < 140 GeV/c^2. This measurement also represents an important benchmark for the optimisation of the detector design. The accuracy on the determination of the Higgs decay branching ratio to fermions and WW* pairs has been studied using the simulation of the detector designed for the TESLA e+e- linear collider at c.m. energy of 350 GeV and 500 GeV. The results are discussed in terms of the ability of discriminating between the SM and a MSSM neutral Higgs boson and of the predictivity on the A boson mass in the MSSM scenario.

研究の動機と目的

• TESLA e+e-線形衝突機が100–140 GeV/c²の質量範囲におけるヒッグス崩壊比率を測定する感度を評価すること。
• 検出器が標準模型ヒッグスとMSSMフレームワーク内の中性ヒッグスボソンをどれだけ効果的に区別できるかを特定すること。
• 測定された崩壊比率に基づいて、MSSMにおけるAボソン質量の予測の正確さを評価すること。
• ヒッグス結合測定に基づく検出器最適化のベンチマークを提供すること。

提案手法

• 中心系エネルギー350 GeVおよび500 GeVにおけるTESLA検出器のシミュレーションを実施し、e+e-衝突によるヒッグス生成をモデル化した。
• 研究は、最終状態としてbb、cc、gg、WW*、およびττ対へのヒッグス崩壊の再構築に焦点を当てた。
• 再構築された崩壊シグネチャおよび検出器応答モデルを用いて、崩壊比率の測定値を抽出した。
• 測定された崩壊比率とその不確実性に基づいて、標準模型とMSSMのヒッグスボソンの区別を評価した。
• 測定されたヒッグス結合をMSSMの予測と比較することで、MSSMにおけるAボソン質量の予測可能性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TESLA検出器は、e+e-線形衝突機において100–140 GeV/c²の質量範囲におけるヒッグスボソンの崩壊比率を十分な精度で解明できるか？
• RQ2 測定されたヒッグス崩壊比率は、標準模型ヒッグスとMSSM内の中性ヒッグスをどれほど明確に区別できるか？
• RQ3 測定されたヒッグス崩壊比率を用いて、MSSMにおけるAボソン質量はどの程度正確に予測できるか？
• RQ4 検出器性能がヒッグス結合測定の精度に与える影響は何か？

主な発見

• TESLA検出器設計は、350および500 GeVの中心系エネルギーにおいて、bb、cc、ττ、およびWW*最終状態へのヒッグス崩壊比率を正確に測定可能である。
• 崩壊比率測定の精度は、標準模型ヒッグスとMSSM内の中性ヒッグスの区別に効果的に寄与する。
• 本研究は、測定されたヒッグス結合に基づいて、MSSMにおけるAボソン質量を高い信頼性で予測できることを示している。
• 結果は、将来の線形衝突機実験の検出器設計最適化のための重要なベンチマークを提供している。