[论文解读] Exploring the golden channel for HEIDI models using an interface between Whizard and FeynRules

Neil D. Christensen, Claude Duhr+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文提出了一种FeynRules与Whizard之间的自动化接口，用于在LHC上研究多标量希格斯模型——特别是高维紧化模型——的唯象学问题，重点针对四轻子末态。该框架能够高效生成费曼规则并实现完整的事件模拟，对探测LHC中隐藏的希格斯 sector 至关重要。

ABSTRACT

Models with multi-scalar Higgs sectors inspired by a higher-dimensional setup are interesting alternatives to the Standard Model because, although they have a Higgs sector which gives mass to the W and Z gauge bosons as well as the SM fermions, this Higgs sector is potentially undiscoverable at the Large Hadron Collider. We investigate a compactified version of such models and study its phenomenology in the “golden” four-lepton channel. Benchmark-dependent studies of these models demand for implementations depending on a variable number of fields which makes automated tools for generating Feynman rules from a Lagrangian highly desirable. Furthermore one needs a multiparticle event generator for proper signal and background studies at colliders and more especially at the Large Hadron Collider. We use the programs FeynRules for the first and Whizard for the second task, and we present an automated tool to interface these two programs.

研究动机与目标

• 开发一种灵活、自动化的FeynRules与Whizard接口，适用于具有可变场数量的多标量希格斯模型。
• 在具有潜在不可探测希格斯 sector 的模型中，实现四轻子末态下精确的信号与背景模拟。
• 支持对LHC中紧化高维希格斯模型的基准依赖型唯象学研究。
• 解决为具有复杂多标量希格斯 sector 的模型生成费曼规则和事件级模拟的挑战。

提出的方法

• 使用FeynRules从紧化多标量希格斯模型的拉格朗日量中自动生成费曼规则。
• 实现FeynRules与Whizard之间的自动化接口，以传输生成的模型文件。
• 使用Whizard作为多粒子事件生成器，模拟四轻子末态下的信号过程与背景。
• 通过在具有隐藏希格斯 sector 的特定基准模型上应用该接口，验证接口的有效性。
• 确保与可变场内容的兼容性，以支持多种模型基准。
• 利用集成的处理流程进行完整的对撞机唯象学研究，包括信号强度与背景区分分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将自动化费曼规则生成与多粒子事件生成器结合，用于复杂多标量希格斯模型？
• RQ2 四轻子末态在探测紧化高维模型中隐藏希格斯 sector 方面是否具有可行性？
• RQ3 FeynRules与Whizard之间的自动化接口如何提升此类模型在LHC唯象学研究中的效率与准确性？
• RQ4 该框架能否支持不同标量场数量模型的基准依赖型研究？
• RQ5 在这些原本在LHC中不可见的希格斯 sector 中，四轻子末态的关键信号与背景挑战是什么？

主要发现

• 自动化接口成功将FeynRules与Whizard连接，实现了四轻子末态下信号与背景过程的端到端模拟。
• 该框架支持具有可变数量标量场的模型，使其能够适应多种基准场景。
• 四轻子末态在紧化多标量模型中隐藏希格斯 sector 的探测中仍具有可行性。
• 该实现能够实现精确的事件级模拟，对真实LHC信号与背景研究至关重要。
• 该方法显著减少了模型实现中的手动工作量，并提高了唯象学分析的可重复性。
• 该方法使得对希格斯 sector 在LHC中可能不可见的模型中的唯象学信号进行了详细研究。