[论文解读] 750 GeV Diphoton Resonance in Warped Geometries

JoAnne L. Hewett, Thomas G. Rizzo|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 23

一句话总结

本文提出了一种翘曲额外维度模型，其中包含体标准模型场，并在膜上局域化引力和规范场的动能项，以解释大型强子对撞机观测到的750 GeV双光子共振。通过调节膜局域动能项，该模型实现了质量为750 GeV的自旋-2引力夸克态，其耦合常数与双光子数据一致，同时满足来自二轻子搜寻、精密电弱测量和味改变中性流的约束，且红外标度自然地落在数TeV量级。

ABSTRACT

We examine the scenario of a warped extra dimension containing bulk SM fields in light of the observed diphoton excess at 750 GeV. We demonstrate that a spin-2 graviton whose action contains localized kinetic brane terms for both gravity and gauge fields is compatible with the excess, while being consistent with all other constraints. The graviton sector of this model contains a single free parameter, once the mass of the graviton is fixed. The scale of physics on the IR-brane is found to lie in the range of a $\sim$ few TeV, relevant to the gauge hierarchy. There remains significant flexibility in the coupled gauge/fermion KK sectors to address the strong constraints arising from precision measurements.

研究动机与目标

• 使用翘曲额外维度模型解释大型强子对撞机8 TeV和13 TeV数据中观测到的750 GeV双光子共振。
• 解决自旋-2引力子解释与大型强子对撞机二轻子搜寻极限之间的张力。
• 确保与精密电弱测量和味改变中性流约束的兼容性。
• 证明引力和规范场的局域化动能项可稳定模型，并在无需微调的情况下实现轻的KK态。
• 表明该模型中的红外标度Λπ自然地落在数TeV范围内，与电弱层次问题一致。

提出的方法

• 将场景建模为由紫外和红外膜限定的AdS5时空切片，具有翘曲因子e^(-ky)。
• 引入体标准模型场，并在红外膜上设置引力和规范场的局域化动能项（BLKTs）。
• 通过引力子和规范玻色子场的Kaluza-Klein分解计算质量与耦合常数。
• 通过贝塞尔函数根求解KK模态质量：m_G,n = x_G,n * k * ε，其中x_G,1 ≈ 3.83。
• 应用BLKTs以抑制规范KK场对费米子的耦合，减少对ρ参数和Zb̄b顶点的贡献。
• 证明引力子解在BLKT参数δ₀ = δ_π变化下具有鲁棒性，所需x_G,1或δ = 0.5无显著变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有体标准模型场的翘曲额外维度中，自旋-2引力子是否能解释750 GeV双光子共振，同时与大型强子对撞机约束保持一致？
• RQ2 规范场和引力场的局域化动能项如何影响该模型中KK共振态的质量与耦合常数？
• RQ3 BLKTs对750 GeV双光子信号的稳定性和现象学特性有何影响？
• RQ4 该模型能否同时满足来自二轻子搜寻、精密电弱数据和味改变中性流的约束？
• RQ5 该模型中红外标度Λπ的自然范围是什么？其与电弱层次问题有何关联？

主要发现

• 750 GeV双光子共振由质量为m_G,1 ≈ 750 GeV的自旋-2引力子KK态解释，要求x_G,1 ≈ 5.110且δ = 0.5。
• 通过BLKTs抑制规范KK耦合，该模型实现了与二轻子搜寻极限的一致性，使二轻子信号减少约O(10³)倍。
• 红外标度Λπ位于约5 TeV范围内，自然实现了kr_c ≈ 11.27时的电弱层次问题。
• KK贡献导致的ρ参数偏移被抑制至V ∼ (1–5)×10⁻⁴，远在实验限制之内。
• 在BLKT参数δ₀ = δ_π的-17 ≤ δ₀ ≤ -5范围内变化时，引力子解保持鲁棒，所需x_G,1或δ无显著变化。
• 味改变中性流被抑制，因为所有费米子耦合均被同时降低，尤其对第三代夸克及第一、二代夸克更为显著，当δ₀ ≈ -10或更负时。