[论文解读] Dalitz decay H →f f γ as a background for H →γγ DALITZ DECAY H →f f γ AS A ... DUANE A. DICUS and WAYNE W. REPKO

Duane A. Dicus, Wayne W. Repko|arXiv (Cornell University)|May 13, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文计算了Dalitz衰变H → ff̄γ作为H → γγ过程中Higgs玻色子搜寻的潜在背景，特别是在ff̄对的不变质量较小时，其可能被误识别为光子的情形。利用ATLAS分析的截断条件与完整振幅，研究估计该背景贡献约为7.06%，凸显了在H → γγ搜寻中误重建的显著来源。

ABSTRACT

The Dalitz decay $H\ensuremath{ ightarrow}f\overline{f}\ensuremath{\gamma}$ is calculated for very small $f\overline{f}$ invariant masses where the $f\overline{f}$ pair could be mistaken for a photon in the analysis of $H\ensuremath{ ightarrow}\ensuremath{\gamma}\ensuremath{\gamma}$ decays. Using the ATLAS cuts and the full Dalitz decay amplitude, we estimate this fraction to be 7.06%.

研究动机与目标

• 评估H → ff̄γ的Dalitz衰变在H → γγ途径的Higgs玻色子搜寻中作为背景的影响。
• 评估由于ff̄不变质量较小，H → ff̄γ事件中有多大比例可能被误识别为H → γγ。
• 应用真实的ATLAS探测器截断条件，以估算H → γγ分析中的有效背景率。
• 使用完整的Dalitz衰变振幅，量化该背景的贡献，而非仅依赖简化模型。

提出的方法

• 计算了H → ff̄γ的完整振幅，包含所有运动学效应与量子干涉效应。
• 将ff̄对的不变质量限制在极小值，以模拟ff̄可能被误认为光子的条件。
• 应用ATLAS探测器的接受度与选择截断条件，以模拟真实的实验条件与事件重建。
• 使用完整振幅，通过数值方法计算通过H → γγ分析标准的H → ff̄γ事件比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 由于ff̄不变质量较小，H → ff̄γ衰变中有多少比例可能被误识别为H → γγ？
• RQ2 H → ff̄γ衰变在H → γγ Higgs玻色子搜寻中作为背景有多显著？
• RQ3 当应用真实的ATLAS选择截断条件时，该背景的贡献是多少？
• RQ4 与简化模型相比，完整Dalitz振幅如何影响背景估计？

主要发现

• 在应用ATLAS选择截断条件时，Dalitz衰变H → ff̄γ对H → γγ信号的贡献约为7.06%。
• 该背景主要源于ff̄对的不变质量极小，其在探测器重建中可模拟光子行为。
• 完整振幅计算至关重要，因为简化近似可能低估背景贡献。
• 结果表明，该背景效应不可忽视，必须在LHC的高精度H → γγ分析中予以考虑。