[论文解读] Diboson resonances within a custodially protected warped extra-dimensional scenario

Andrei Angelescu, A. Djouadi+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 46被引用 3

一句话总结

本文提出，ATLAS与CMS观测到的2 TeV双玻色子过剩现象，可通过在规范对称性保护的翘曲额外维模型中，电弱规范玻色子的卡鲁扎-克莱因激发态来解释。该模型同时解释了LEP与Tevatron中顶夸克和底夸克产生过程中的正向-反向不对称性，且在引入额外的重夸克伙伴后，仍与电弱精确测量及希格斯玻色子数据一致。

ABSTRACT

We propose an interpretation of the diboson excess recently observed by the ATLAS and CMS collaborations in terms of Kaluza-Klein excitations of electroweak gauge bosons stemming from a realization of a warped extra-dimensional model that is protected by a custodial symmetry. Besides accounting for the LHC diboson data, this scenario also leads to an explanation of the anomalies that have been observed in the measurements of the forward-backward asymmetries for bottom quarks at LEP and top quarks at the Tevatron.

研究动机与目标

• 将ATLAS与CMS数据中观测到的2 TeV双玻色子过剩现象，解释为翘曲额外维模型中电弱规范玻色子的卡鲁扎-克莱因激发态所致。
• 使同一新物理作用区域能够同时解释Tevatron与LEP中顶夸克和底夸克对产生过程的正向-反向不对称性。
• 评估该模型与电弱精确可观测量及LHC希格斯玻色子测量结果的相容性。
• 评估在升级后的13 TeV LHC运行中，确认或排除该信号的前景。

提出的方法

• 采用具有体规范对称性SU(2)ₗ × SU(2)ᵣ × U(1)ₓ的翘曲额外维模型，通过规范对称性保护以抑制对T参数的树图贡献。
• 引入W、Z与光子的卡鲁扎-克莱因激发态，其质量接近2 TeV，源于具有翘曲度规的AdS₅空间紧化。
• 将顶夸克与底夸克局域化在TeV膜上，以增强其与KK规范玻色子的耦合，从而产生大的正向-反向不对称性。
• 计算KK规范玻色子衰变为WW、WZ、ZZ与WH末态的产生截面与分支比，以匹配观测到的过剩现象。
• 纳入电弱精确测量数据与LHC希格斯测量的约束，同时考虑重顶夸克与底夸克伙伴的贡献。
• 通过估算亮度标度与背景行为（特别是gg初态过程）来评估13 TeV LHC中信号的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 ATLAS与CMS中观测到的2 TeV双玻色子过剩现象，能否通过规范对称性保护的翘曲额外维模型中电弱规范玻色子的卡鲁扎-克莱因激发态来解释？
• RQ2 该模型是否能同时解释Tevatron与LEP中观测到的顶夸克与底夸克对产生过程的正向-反向不对称性？
• RQ3 该模型在考虑电弱精确可观测量与LHC希格斯数据约束时表现如何？
• RQ4 在13 TeV LHC运行中，若数据量达4 fb⁻¹，双玻色子信号的预期显著性是多少？
• RQ5 该模型能否解释ZZ末态的过剩现象，还是必须假定新物理或测量误差才可成立？

主要发现

• 该模型成功解释了ATLAS与CMS在WW、WZ与WH末态中观测到的2 TeV双玻色子过剩现象，各末态显著性约为~2.5–3σ。
• 顶夸克与底夸克产生过程中的正向-反向不对称性，可通过局域在TeV膜上的KK规范玻色子与顶/底夸克之间的增强耦合自然生成。
• 在考虑电弱精确测量数据与LHC希格斯测量结果时，该模型仍具可行性，前提是引入重顶夸克与底夸克伙伴的额外贡献。
• 2 TeV的KK胶子共振态因具有宽宽度（因可衰变为顶夸克与底夸克伙伴），避免了被二顶夸克共振搜索排除。
• 在13 TeV LHC中，若QCD背景按相似方式随亮度标度，且数据量为4 fb⁻¹，则信号显著性预计与8 TeV运行时相当；但若gg初态背景占主导，则显著性可能降至1.5σ以下。
• 除非KK引力子质量几乎 degenerate，或存在W或希格斯玻色子参与的二胶子质量误识别，否则ZZ末态的过剩现象仍难以解释。