[论文解读] Constraints on CP-Odd Gauge-Higgs Operators

Siddharth Dwivedi, Dilip Kumar Ghosh+2 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 51被引用 3

一句话总结

本文在标准模型有效场论框架下，利用电弱精确测量数据、LHC 希格斯玻色子数据（尤其是二光子衰变道）以及电偶极矩测量，对六维的 CP 奇异性规范-希格斯算符施加约束。结果表明，电偶极矩提供最强约束，而 LHC 二光子道数据则是对贡献于 γγh 顶点的算符最敏感的探测手段。

ABSTRACT

We consider the most general set of $SU(2) imes U(1)$ invariant CP-violating operators of dimension six, which contribute to $VVh$ interactions ($V = W, Z, \gamma$). Our aim is to constrain any CP-violating new physics above the electroweak scale via the effective couplings that arise when such physics is integrated out. For this purpose, we use, in turn, electroweak precision data, global fits of Higgs data at the Large Hadron Collider and the electric dipole moments of the neutron and the electron. We thus impose constraints mainly on two parameter and three parameter spaces. We find that the constraints from the electroweak precision data are the weakest. The contributions to electric dipole moments mostly lead to the strongest constraints, though somewhat fine-tuned combinations of more than one parameters with large magnitudes are allowed. As for the LHC data, the diphoton channel for the Higgs is by far the strongest limitor of those operators that contribute to it. However, there can be non-trivial constraints from the $\gamma Zh$ vertex also, mainly through the vector boson fusion and $Vh$ associated production modes.

研究动机与目标

• 在 $SU(2) \times U(1)$ 对称性背景下，识别并约束涉及规范玻色子和希格斯玻色子的最一般 CP 破坏六维算符集合。
• 确定不同实验探针——电弱精确测量数据、LHC 希格斯玻色子数据和电偶极矩——对这些 CP 奇异性算符的敏感度。
• 评估在不同参数空间中约束的相对强度，特别是两参数和三参数情形。
• 评估 $\gamma Zh$ 顶点和矢量玻色子融合模式在约束 CP 破坏耦合中的作用。

提出的方法

• 构建所有 $SU(2) \times U(1)$-不变、六维、CP 奇异性算符集合，这些算符贡献于 $VVh$ 相互作用（$V = W, Z, \gamma$）。
• 通过积分掉电弱尺度以上的新物理，推导出修改 $VVh$ 顶点的有效耦合。
• 应用来自电弱精确可观测量的约束，包括 $S$、$T$ 和其他非斜交参数。
• 利用 LHC 希格斯玻色子数据的全局拟合，特别是 $\gamma\gamma h$ 和 $Zh$ 产生道，来约束算符强度。
• 计算中子和电子电偶极矩（EDM）的贡献，并与实验上限进行比较。
• 在两参数和三参数空间中执行联合全局拟合，以识别允许区域并确定主导约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些六维 CP 奇异性规范-希格斯算符与当前电弱精确测量数据一致？
• RQ2 LHC 希格斯玻色子数据——特别是 $\gamma\gamma h$ 道——对 CP 破坏的 $VVh$ 耦合有多敏感？
• RQ3 电偶极矩测量在多大程度上约束了 CP 奇异性算符的参数空间？
• RQ4 $\gamma Zh$ 顶点及其相关产生模式在约束 CP 破坏相互作用中起什么作用？
• RQ5 是否存在某些大数值参数的精细调制组合，能够避开最强约束？

主要发现

• 与其他探测手段相比，电弱精确测量对 CP 奇异性规范-希格斯算符的约束最弱。
• 电偶极矩测量总体上提供最强约束，尽管某些大数值参数的精细调制组合仍被允许。
• LHC 的 $\gamma\gamma h$ 道是约束贡献于该顶点的算符的最有力单一通道。
• $\gamma Zh$ 顶点也带来非平凡的约束，主要通过矢量玻色子融合和 $Vh$ 伴随产生模式实现。
• 即使 $\gamma\gamma h$ 道本身不敏感，$\gamma Zh$ 顶点的约束依然显著，凸显了多种产生模式的重要性。
• 在三参数空间中，多个算符的相互作用允许参数空间中避开单个约束的区域，但电偶极矩仍提供强烈的整体抑制。