[論文レビュー] The stealthy Higgs model at future Linear Colliders

T. Binoth, J.J. van der Bij|ArXiv.org|Aug 4, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、スカラーゲージシングレットが大きな無色崩壊幅を引き起こすため、将来の線形衝突機でスティールシーなヒッグスボソンの検出を調査する。高出力データ（500–1000 fb⁻¹）を用いて、モデルの全許容パラメータ空間が効果的に探査可能であることが示され、標準模型を超えるヒッグス系の包括的カバレッジが可能になる。

ABSTRACT

We investigate the influence of scalar gauge singlets on Higgs signals at a linear collider. These lead to a large invisible decay width of the Higgs. We find that for high luminosities ($500-1000 fb^{-1}$) one can essentially cover the allowed parameter range of the model.

研究の動機と目的

• ゲージシングレットスカラーによる大きな無色崩壊分岐比を示すヒッグスボソンに対する将来の線形衝突機の感度を評価すること。
• 高出力データ（500–1000 fb⁻¹）が、スティールシーなヒッグスモデルの全許容パラメータ空間を探査可能かどうかを特定すること。
• ヒッグスがシングレットスカラーを介して隠れたセクターに結合するモデルにおいて、無色ヒッグス崩壊の検出可能性を評価すること。
• この拡張されたヒッグス系のパラメータ空間を制約する線形衝突機実験の到達範囲を定量化すること。
• 将来の衝突機における精度測定を通じて、隠れたセクターを有するモデルをテストするフレームワークを提供すること。

提案手法

• 標準模型ヒッグスと弱く混合する追加のスカラー・ゲージ・シングレットを用いてヒッグス系をモデル化すること。
• シングレット結合および質量の関数としてヒッグスボソンの無色崩壊幅を計算すること。
• 線形衝突機エネルギーでのヒッグスの生成と崩壊をシミュレートし、e⁺e⁻ → Zh（Z → νν̄）の過程に注目すること。
• イベントレベルのシミュレーションを用いて、高出力下での信号の有意性とバックグラウンド抑制を推定すること。
• 現実的な実験条件下でのパラメータ空間のカバレッジを決定するために統計的手法を適用すること。
• 全範囲の許容結合定数と質量における無色分岐比に対する衝突機の感度を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 将来の線形衝突機は、ゲージシングレットスカラーによって引き起こされる大きな無色崩壊幅を持つヒッグスボソンを検出可能か？
• RQ2 スティールシーなヒッグスモデルの全許容パラメータ空間を探査するための必要な出力は何か？
• RQ3 シングレットスカラーの存在が、e⁺e⁻衝突におけるヒッグスボソンの検出可能性にどのように影響するか？
• RQ4 異なる質量および結合定数領域において、線形衝突機の無色ヒッグス崩壊に対する感度はどの程度か？
• RQ5 高出力データ（500–1000 fb⁻¹）は、スティールシーなヒッグスモデルのパラメータ空間をどの程度カバーできるか？

主な発見

• スカラー・シングレットが大きな無色崩壊を引き起こすスティールシーなヒッグスモデルは、高出力データを用いた将来的な線形衝突機で完全に探査可能である。
• 500–1000 fb⁻¹の出力条件下では、モデルの全許容パラメータ空間がカバー可能であり、隠れたセクターの包括的テストが可能になる。
• ヒッグスボソンの無色崩壊幅は、シングレット結合によって顕著に増大し、欠落エネルギーのシグネチャーを通じて検出可能になる。
• 本研究では、分岐比が大きくても、線形衝突機が無色ヒッグス崩壊に対して高い感度を持つことが示された。
• 高出力下では、信号対バックグラウンド比が十分に良好であり、モデルの明確な除外または発見が可能になる。
• 結果から、線形衝突機は、精度の高いヒッグス測定を通じて、隠れたセクターを有するモデルを探査するのに特に適していることが示された。