[论文解读] A simplified model explanation of the WW excess

Radovan Dermíšek, Enrico Lunghi+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 30, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 24被引用 6

一句话总结

该论文通过一种新的希格斯玻色子 $H$ 和一个或两个中性轻子 $\nu_{4(5)}$，提出了一种简化模型，以解释ATLAS和CMS数据中观测到的 $W^+W^-$玻色子过剩现象，其中包含 $H$ 到 $\nu_{4(5)}$ 和 $W$ 到 $\nu_{4(5)}$ 的耦合。该模型成功拟合了能谱分布，并满足了 $H \to W^+W^-$ 和 $H \to \gamma\gamma$ 的约束条件，在具有矢量型轻子的两希格斯双重态框架下，为标准模型提供了一个可行的拓展。

ABSTRACT

The excess in $pp o W^+W^- o \ell u\ell u$ measurements observed by ATLAS and CMS can be explained by the existence of a new Higgs boson, $H$, and one or two neutral leptons, $ u_{4(5)}$, with couplings $H- u_{4(5)}- u_{\mu(e)}$ and $W- u_{4(5)}-\mu(e)$. The kinematic distributions of observed events can be nicely fit and constraints from $H o W^+W^-$ and $H o \gamma\gamma$ can be satisfied. This scenario can arise for example in a two Higgs doublet model with one or two sets of vectorlike leptons.

研究动机与目标

• 通过引入新粒子扩展标准模型，以解释在LHC中 $pp \to W^+W^-$ 过程里观测到的 $W^+W^-$ 玻色子过剩现象。
• 构建一个简化模型，以重现ATLAS和CMS观测到的过剩事件的能谱特征。
• 满足来自 $H \to W^+W^-$ 和 $H \to \gamma\gamma$ 衰变通道的现有实验约束。
• 表明该模型可在具有矢量型轻子的两希格斯双重态模型（2HDM）中自然实现。

提出的方法

• 引入一个新的希格斯玻色子 $H$ 和一个或两个中性轻子 $\nu_{4(5)}$，并赋予特定耦合：$H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ 和 $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$。
• 构建一个简化有效模型，以重现 $pp \to W^+W^-$ 信号的观测能谱特征。
• 利用这些耦合通过 $H$ 和 $\nu_{4(5)}$ 交换来介导 $W^+W^-$ 的产生，匹配数据中观测到的共振结构。
• 通过调节耦合强度和质量，确保与 $H \to W^+W^-$ 和 $H \to \gamma\gamma$ 衰变约束的一致性。
• 证明该模型可在具有矢量型轻子的两希格斯双重态模型（2HDM）中实现，从而提供一个紫外完备的实现方式。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过一个新希格斯玻色子和中性轻子来解释 $pp \to W^+W^-$ 数据中的 $W^+W^-$ 过剩现象？
• RQ2 所提出的耦合 $H\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ 和 $W\nu_{4(5)}\nu_\mu(\nu_e)$ 是否能重现观测到的能谱分布？
• RQ3 该模型能否满足来自 $H \to W^+W^-$ 和 $H \to \gamma\gamma$ 衰变的严格约束？
• RQ4 该模型是否能在具有矢量型轻子的两希格斯双重态框架内实现紫外完备化？

主要发现

• 该模型成功拟合了ATLAS和CMS观测到的 $W^+W^-$ 过剩事件的能谱分布。
• 通过适当调节耦合和质量，满足了来自 $H \to W^+W^-$ 和 $H \to \gamma\gamma$ 衰变的约束。
• 该模型可在具有一个或两个矢量型轻子组的两希格斯双重态模型（2HDM）中实现。
• $\nu_{4(5)}$ 粒子的存在为 $W^+W^-$ 不变量质量谱中的共振结构提供了合理的解释。