[论文解读] Combined CDF and D0 upper limits on Fermiophobic Higgs Boson Production with up to 8.2 fb-1 of ppbar data

The CDF, D Collaborations+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 2, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 10被引用 7

一句话总结

本文结合了质子-反质子对撞中 √s = 1.96 TeV 的 CDF 与 D0 数据，搜索仅与矢量玻色子耦合而不与费米子耦合的费米子禁闭希格斯玻色子（Hf）。利用最高达 8.2 fb⁻¹ 的积分亮度，该研究在 95% 置信水平下设定了 Hf 质量的下限为 119 GeV/c²，排除了该模型中更轻的希格斯玻色子。

ABSTRACT

We combine the results of searches by the CDF and D0 collaborations for a fermiophobic Higgs boson (H_f) produced via the processes WH_f, ZH_f, and vector-boson fusion in ppbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV at the Fermilab Tevatron collider. The analyses seek Higgs boson decays to W^+W^- and gamma gamma. With up to 8.2 fb-1 of integrated luminosity analyzed at CDF and up to 8.2 fb-1 at D0, we obtain a 95% CL lower bound on the mass of the Higgs boson in the fermiophobic Higgs model of 119 GeV/c^2.

研究动机与目标

• 搜索仅与矢量玻色子耦合而不与费米子耦合的费米子禁闭希格斯玻色子（Hf），作为标准模型希格斯玻色子的替代方案。
• 通过结合两个独立的 Tevatron 实验 CDF 与 D0 的结果，改进对费米子禁闭希格斯模型的约束。
• 通过利用联合的统计功效和相关的系统不确定性，设定更严格的 Hf 质量上限。
• 评估通过关联产生模式 WHf、ZHf 和矢量玻色子融合（VBF）产生，衰变为 W⁺W⁻ 和 γγ 最终态的 Hf 搜索灵敏度。
• 在生产与衰变过程中考虑理论与实验不确定性，提供 95% 置信水平下对 Hf 质量的稳健排除限。

提出的方法

• 结合 CDF 与 D0 合作组的结果，使用 √s = 1.96 TeV 的 p¯p 对撞中最高达 8.2 fb⁻¹ 的积分亮度数据。
• 分析 Hf 通过关联 WHf、ZHf 和矢量玻色子融合（VBF）过程的产生，衰变模式包括 W⁺W⁻ 和 γγ。
• 使用 NLO 与 NNLO QCD 计算生产截面，VBF 过程中包含电弱修正。
• 采用贝叶斯似然方法拟合信号与背景贡献，对系统不确定性最大化轮廓似然函数。
• 将 WHf 与 ZHf 之间的生产截面不确定性视为完全相关，与 VBF 不相关，而仪器效应保持不相关。
• 将观测到的限制归一化至费米子禁闭希格斯模型的预测，并通过线性插值确定 95% 置信水平的排除阈值。

实验结果

研究问题

• RQ1 仅与矢量玻色子耦合而不与费米子耦合的费米子禁闭希格斯玻色子（Hf）的质量最严格下限是多少？
• RQ2 CDF 与 D0 的联合搜索相比单个实验，在费米子禁闭希格斯模型中如何提升灵敏度？
• RQ3 生产截面与衰变分支比中的理论不确定性对排除限有何影响？
• RQ4 关联产生（WHf、ZHf、VBF）中 Hf 的运动学分布与标准模型希格斯玻色子有何不同，从而影响搜索灵敏度？
• RQ5 CDF 与 D0 之间相关的系统不确定性在多大程度上影响 Hf 质量的联合限制？

主要发现

• 联合分析在 95% 置信水平下设定了费米子禁闭希格斯玻色子质量的下限为 119 GeV/c²。
• 在低于 185 GeV/c² 的大多数 Hf 质量下，观测到的与预期的排除限相差在 5% 以内，而在更高质量处偏差在 10% 以内。
• 贝叶斯方法在事前选定，并用于报告最终限制，其结果在整个质量范围内与 CLs 方法一致。
• 该限制是迄今为止对费米子禁闭希格斯模型最严格的，排除了低于 119 GeV/c² 的 Hf 质量。
• 观测到的限制函数在 119 GeV/c² 处穿过单位值，表明在 95% 置信水平下实现排除，预期排除限也处于同一阈值。
• 该分析考虑了生产截面中的理论不确定性，并在 5 GeV/c² 的质量步长上使用插值限制，确保了排除范围内的稳健性。