[论文解读] Addendum to "Constraints on and future prospects for Two-Higgs-Doublet Models in light of the LHC Higgs signal"

Béranger Dumont, John F. Gunion+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 11

一句话总结

本附录利用2014年夏季LHC希格斯信号数据，更新了I型和II型双希格斯双重模型（2HDMs）的约束条件，重点在于125.5 GeV希格斯玻色子的更新信号强度。与2013年分析相比，参数空间的排除区域仅有微小变化，γγ和VV衰变模式的ggF与VBF信号强度略有上升，导致低信号强度点被轻微排除，II型模型中出现少数新的允许区域。

ABSTRACT

We update the constraints on Two-Higgs-Doublet Models of Type I and II discussed in arXiv:1405.3584 using the latest LHC measurements of the ~125.5 GeV Higgs signal as of Summer 2014. We provide explicit comparisons of the results before and after the Summer 2014 ATLAS and CMS updates. Overall, the changes with respect to arXiv:1405.3584 are rather small; to a large extent this is due to the fact that both the ATLAS and the CMS updates of the $γγ$ decay mode moved closer to SM expectations.

研究动机与目标

• 根据2014年夏季LHC希格斯信号测量的新数据，重新评估I型和II型双希格斯双重模型（2HDMs）的可行性。
• 评估ATLAS和CMS更新后的信号强度结果如何影响2HDMs的允许参数空间，特别是125.5 GeV希格斯玻色子的情况。
• 在整合最新数据后，识别$\cos(\beta-\alpha)$与$\tan\beta$平面，以及$\sin(\beta-\alpha)$与$\tan\beta$平面上是否存在新的或被排除的区域。
• 确定新数据是否倾向于支持或排斥特定的2HDM情景，特别是具有轻标量介子或非标准耦合的模型。
• 评估Dumont等人（arXiv:1405.3584）2013年结果在更新后的实验约束下的稳健性。

提出的方法

• 为保持参数空间探索的一致性，复用了Dumont等人（2014）的扫描点。
• 使用Beron等人（2014）的最新全局拟合结果，更新了信号强度的$\chi^2$计算，特别针对衰变模式$Y = \gamma\gamma, VV, b\bar{b}, \tau\tau$的$\mu_{\rm ggF+ttH}(Y)$和$\mu_{\rm VBF+VH}(Y)$。
• 应用了更新后的信号强度值：$\widehat{\mu}_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma) = 1.25 \pm 0.24$ 和 $\widehat{\mu}_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma) = 1.09 \pm 0.46$，相关系数$\rho = -0.30$。
• 将满足所有约束且在95.4%置信水平内符合2014年信号强度的点定义为'postLHC8(2014)-FDOK'点。
• 将'postLHC8(2014)-FDOK'点与原始研究中得到的'postLHC8(2013)-FDOK'点进行比较，以量化变化。
• 使用相关结构和信号强度平面可视化允许区域的变化，特别是在I型和II型模型中。

实验结果

研究问题

• RQ1 2014年LHC更新后的信号强度测量如何影响2HDM I型和II型模型的允许参数空间？
• RQ2 在2014年更新后，$\cos(\beta-\alpha)$与$\tan\beta$平面上是否出现了新的允许区域，特别是在II型模型中？
• RQ3 与2013年相比，新信号强度值在多大程度上改变了$\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$和$\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$的优选值？
• RQ4 2014年的结果是否加强或削弱了对隐形或奇异希格斯衰变（如$h \to AA$）的约束？
• RQ5 更新结果如何影响2HDM中轻标量介子（$m_A < 100$ GeV）情景的可行性？

主要发现

• 与2013年分析相比，2014年ATLAS和CMS的更新仅导致2HDM参数空间的允许区域发生微小变化。
• $\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$的中心值从0.98上升至1.25，$\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$从1.72下降至1.09，表明行为更接近标准模型。
• 在I型模型中，大$|\cos(\beta-\alpha)|$值受到略微更强的约束；在II型模型中，$\cos(\beta-\alpha) \approx -0.1$且$\tan\beta \lesssim 2$的狭窄条带区域现在被排除。
• 在II型模型中，略微更大的正值$\cos(\beta-\alpha)$现在被允许，且少数具有更高$\mu_{\rm ggF+ttH}(\gamma\gamma)$和$\mu_{\rm VBF+VH}(\gamma\gamma)$的点现在被允许，这些点在2013年被排除。
• 在II型模型中，具有反号$C_D$的香蕉形区域依然可行，其范围从$\tan\beta \approx 3$扩展至40。
• 对于$m_H \sim 125.5$ GeV情景，$\sin(\beta-\alpha)$的范围略有收窄，II型模型主要被限制在对齐/解耦区域，仅极少数点具有较大的$\sin(\beta-\alpha)$。