[论文解读] Extra Dimensions and the Universal Suppression of Higgs Boson Observables at High Energy Colliders

James D. Wells|arXiv (Cornell University)|May 29, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文研究了由于希格斯玻色子的窄宽度和费米子质量层次结构，低尺度额外维度如何在高能对撞机中普遍抑制希格斯玻色子的产生率。研究发现，尽管 Tevatron 和 LHC 难以探测到微小的普遍抑制效应，但高能 e⁺e⁻ 对撞机能够有效探测此类效应，从而对标准模型之外的新物理展现出独特的敏感性。

ABSTRACT

Precision electroweak data suggests the existence of a light Standard Model Higgs boson. Its width is very narrow by an accident of the fermion mass hierarchies, and so slight perturbations to the theory induce dramatic changes in the phenomenology of direct Higgs boson production. Several theory ideas motivated by low-scale extra dimensions lead to a universal rate suppression of Higgs boson observables. The Tevatron and LHC will have difficulty accruing compelling evidence for small universal suppression of rate observables, and even more difficulty discerning the underlying cause. A high energy e + e − collider would have relatively little trouble. The narrow Higgs boson The most effective searches to date for the Higgs boson in the Standard Model (SM) come from e + e − → hSMZ experiments at LEPII. They have put a 95 % C.L. numerical limit on the Higgs boson mass of mhSM> 114.1 GeV [1]. Meanwhile, precision electroweak analyses based mostly on LEP, SLD and Tevatron data have put indirect limits on the SM Higgs boson mass [2]: log

研究动机与目标

• 研究低尺度额外维度对希格斯玻色子可观测量的唯象学后果。
• 分析希格斯玻色子的窄宽度如何放大理论中微小扰动的敏感性。
• 评估在 Tevatron、LHC 和未来 e⁺e⁻ 对撞机上，希格斯产生率普遍抑制的可探测性。
• 确定 e⁺e⁻ 对撞机在探测在强子对撞机中难以观测的普遍抑制效应方面的比较优势。

提出的方法

• 利用精密电弱数据推断对标准模型希格斯玻色子质量的约束。
• 模拟低尺度额外维度对希格斯耦合和衰变宽度的影响。
• 应用由于额外维度引起的希格斯 sector 修改而导致的普遍率抑制框架。
• 评估不同对撞环境——特别是 e⁺e⁻ 和强子对撞机——对希格斯产生率微小普遍抑制的敏感性。
• 利用希格斯玻色子的窄宽度来放大微小理论扰动的唯象学效应。
• 通过比较不同对撞机的预期信号率和统计显著性，评估普遍抑制的可探测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 低尺度额外维度如何导致高能碰撞中希格斯玻色子产生率的普遍抑制？
• RQ2 为何希格斯玻色子的窄宽度在放大微小理论扰动的唯象学影响方面至关重要？
• RQ3 考虑到其强子环境，Tevatron 和 LHC 对普遍率抑制的可探测性如何？
• RQ4 高能 e⁺e⁻ 对撞机在探测普遍抑制方面相比强子对撞机具有何种优越敏感性？
• RQ5 精密电弱数据和 LEPII 上的直接希格斯搜索如何约束普遍抑制的参数空间？

主要发现

• 低尺度额外维度由于希格斯 sector 的修改，导致希格斯玻色子产生率普遍抑制。
• 希格斯玻色子的窄宽度使其唯象学对微小扰动极为敏感，从而放大可观测效应。
• Tevatron 和 LHC 在积累关于希格斯率微小普遍抑制的有力证据方面面临重大挑战。
• 在强子对撞机中，更难区分此类抑制的潜在原因。
• 研究表明，高能 e⁺e⁻ 对撞机在探测普遍抑制效应方面具有显著更高的敏感性。
• LEPII 上的直接搜索已确立希格斯玻色子质量的 95% 置信水平下限为 114.1 GeV。