[论文解读] A Higgs Boson at 96 GeV?!

S. Heinemeyer, Tim Stefaniak|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 27被引用 3

一句话总结

该论文研究了在CMS二胶子衰变道数据中观测到的潜在96 GeV希格斯玻色子信号，以及LEP在b¯b末态中观测到的2.3σ过量，提出这一现象可能由NMSSM或µνSSM中的轻量CP-偶宇称希格斯玻色子所解释。研究表明，这种态——在NMSSM中为类似单态的希格斯，在µνSSM中为右手上中子——可以同时解释两个异常现象，且与LHC和LEP的排除界限保持一致。

ABSTRACT

We briefly summarize some searches for Higgs bosons with a mass of $m_ϕ ≤ 110$~GeV at LEP and the LHC. We discuss a possible signal in the diphoton decay mode at $m_ϕ∼96~$GeV as reported by CMS, together with a $∼2σ$ hint in the $b\bar{b}$ final state at LEP. We briefly review possible interpretation of such a new particlein various BSM models. We focus on possible explanations as reported within the NMSSM and the \mnSSM. Conclusions for future collider projects are briefly outlined.

研究动机与目标

• 研究96 GeV希格斯玻色子信号与LHC和LEP数据的相容性。
• 探讨在CMS观测到的3σ二胶子过量与LEP观测到的2.3σ b¯b过量是否可由单一新标量粒子解释。
• 评估此类态在NMSSM和µνSSM框架下的可行性。
• 评估未来e+e−对撞机发现该轻量希格斯玻色子的可能性。

提出的方法

• 使用信号强度参数ξb和ξγ，将LEP和LHC数据中观测到的希格斯衰变率与标准模型预期进行比较。
• 在NMSSM和µνSSM的参数空间中进行数值扫描，变化µeff、Aκ及其他软对称性破缺项。
• 应用HiggsBounds和HiggsSignals，确保与LEP、Tevatron和LHC现有希格斯玻色子排除界限相容。
• 聚焦于最轻的CP-偶宇称希格斯主要为单态或右手上中子态，且b¯b耦合被抑制的情形。
• 分析由于圈图混合及费米子诱导贡献导致的二胶子衰变率增强。
• 将ATLAS和CMS在γγ通道中的预期与观测排除界限进行比较，以评估一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 一个96 GeV的轻量希格斯玻色子能否同时解释CMS的二胶子过量和LEP的b¯b过量？
• RQ2 该观测信号是否与NMSSM希格斯 sector 相容，特别是与类似单态的CP-偶宇称希格斯相关？
• RQ3 µνSSM能否容纳一个质量约为96 GeV的右手上中子希格斯玻色子，以解释两个异常现象？
• RQ4 在NMSSM和µνSSM中，哪些参数空间约束允许此类态与LHC和LEP数据保持一致？
• RQ5 在如ILC250这样的未来e+e−对撞机上，该轻量希格斯玻色子的可探测性如何？

主要发现

• 在NMSSM中，一个b¯b耦合被抑制的96 GeV希格斯玻色子可同时解释CMS的二胶子过量（µCMS = 0.6±0.2）和LEP的b¯b过量（µLEP = 0.117±0.057）。
• 在NMSSM中，一个主要为单态的希格斯玻色子，若双态混合约10%，可通过三态混合增强γγ衰变率，尤其在b¯b耦合被抑制时更为显著。
• 在µνSSM中，质量约为96 GeV的右手上中子可重现CMS和LEP的信号，其混合由µ和Aκ参数控制。
• 该情形在两个模型中均成立，LEP过量可轻松重现，而CMS过量在约1σ显著性水平下可实现，尽管存在耦合需求的张力。
• 该轻量希格斯玻色子在如ILC250的未来e+e−对撞机上可被探测，若过量现象得到确认，其发现潜力将进一步增强。
• 即使存在非标准耦合，该模型仍与LHC、LEP和Tevatron的希格斯玻色子约束保持一致。