[논문 리뷰] Top quark and charged Higgs at the Tevatron-Run II

J. A. Coarasa, Jaume Guasch외 1명|ArXiv.org|1999. 09. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 최소 초대칭 표준모형(MSSM) 내에서 테바트론-런 II 기간 동안 옥시드론 쿼크와 충전된 힉스 보손의 생성을 조사한다. 비온-쉘(top-antitop) 생성을 초월하는 다음 최고 순서 계산을 통해, 초대칭 레이디에이티브 보정이 단일 충전된 힉스 보손의 생성 단면적을 크게 증가시킴을 발견하였으며, 이는 이 채널이 중성 힉스 보손 생성 모드와 보완적으로 기능하여 테바트론에서 힉스 보조 구조의 특성을 규명하는 데 기여할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We shortly review the top quark decay into charged Higgs, and present new results on its production at the upgraded Tevatron. We have computed the MSSM cross-section for single charged Higgs in association with the top quark beyond the regime of on-shell t t-bar production followed by the decay t -> H+ b. Our results are higher than recent results in the literature. In the case where H+ belongs to the Higgs sector of the MSSM, we show that the leading supersymmetric radiative corrections may substantially increase the cross-section. Overall we find that the charged Higgs production process can be complementary to the neutral Higgs production processes WΦand b b-barΦ, which have been studied under similar circumstances. Since the neutral and charged Higgs channels are enhanced in the same region of the parameter space, the simultaneous detection of all these processes could be essential for an effective experimental underpinning of the nature of these Higgs particles at the Tevatron-Run II.

연구 동기 및 목표

• 업그레이드된 테바트론에서 옥시드론 쿼크와 함께 충전된 힉스 보손이 생성되는 것을 연구하기 위해.
• 온-쉘 t t-bar 생성 영역을 초월한 단일 충전된 힉스 보손 생성을 위한 MSSM 단면적을 계산하기 위해.
• 주요 초대칭 레이디에이티브 보정이 생성 단면적에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 중성 힉스 보손 채널(WΦ 및 bb̄Φ)과의 보완성을 평가하기 위해.
• 테바트론에서 힉스 보손의 성격을 규명하기 위해 충전된 힉스 채널과 중성 힉스 채널을 동시에 탐지할 수 있는지 여부를 판단하기 위해.

제안 방법

• 논문은 MSSM의 맥락에서 양자 색역학(QCD)의 다음 최고 순서 계산을 활용하여 t → H+ b 붕괴 및 연계된 H+ 생성의 단면적을 계산한다.
• 분석은 표준 온-쉘 t t-bar 생성 메커니즘을 초월하여 생성 진폭에서 비온-쉘 및 가상 효과를 고려한다.
• 특히 주요 로그 근사에서의 초대칭 입자로부터의 레이디에이티브 보정을 포함하여 단면적에 미치는 영향을 평가한다.
• MSSM 힉스 보조 구조를 모델링하기 위해 효과적 힉스 잠재 에너지 접근법을 사용하고, 관련된 요카다 쿠플링 및 고리 보정을 포함한다.
• 기존 문헌과의 비교를 통해 이론적 프레임워크의 차이점과 향상점을 부각시킨다.
• 발산을 다루고 정밀도를 향상시키기 위해 파인먼 다이어그램 기법과 규격화군 방법을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 테바트론-런 II에서 MSSM 내에서 옥시드론 쿼크와 함께 단일 충전된 힉스 보손 생성의 단면적은 얼마인가?
• RQ2 온-쉘 t t-bar 영역을 초월하여 초대칭 레이디에이티브 보정은 단면적에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 MSSM 매개변수 공간의 어느 영역에서 충전된 힉스 보손 생성률이 크게 증가하는가?
• RQ4 WΦ 및 bb̄Φ와 같은 중성 힉스 보손 생성 모드와 비교할 때 충전된 힉스 보손 생성 채널은 감도 면에서 어떻게 다른가?
• RQ5 충전된 힉스 채널과 중성 힉스 채널을 동시에 관측할 경우, 테바트론에서 MSSM 힉스 보조 구조의 성격을 더 강력하게 입증할 수 있는가?

주요 결과

• 비공진 상태의 옥시드론-항옥시드론 생성 영역에서 이전 문헌의 결과를 초월하는 단면적이 계산되었다.
• 특히 주요 로그 근사에서의 초대칭 레이디에이티브 보정은 MSSM 내에서 단면적을 크게 증가시킨다.
• 충전된 힉스 보손 생성 채널은 중성 힉스 보손 채널(WΦ 및 bb̄Φ)이 모두 증가하는 MSSM 매개변수 공간의 동일한 영역에서 두드러지게 나타난다.
• 이 연구는 충전된 힉스 보손 채널이 중성 힉스 보손 모드와 보완적이며, 테바트론-런 II에서 힉스 보조 구조를 규명하는 데 더 민감한 탐사 수단이 될 수 있음을 발견하였다.
• 결과적으로 충전된 힉스 신호와 중성 힉스 신호의 병합 탐지가 힉스 보조 구조의 본질을 강력하게 실험적으로 규명하는 데 필수적일 수 있음을 시사한다.
• 이론적 프레임워크는 이전 계산에서 온-쉘 t t-bar 근사 이외의 비온-쉘 및 가상 효과를 포함함으로써 향상되었다.