[论文解读] Hiding a Higgs width enhancement from off-shell gg (--> h*) --> ZZ

Heather E. Logan|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文表明，如果存在质量低于350 GeV的额外轻量级中性希格斯玻色子，则将胶子-胶子 → Higgs* → ZZ 过程中非壳上希格斯玻色子产生的解释作为对希格斯总宽度的约束，可能被无效化。此类状态可模拟信号，导致观测到的宽度出现虚假增强，从而破坏基于这些测量结果的宽度约束的有效性。

ABSTRACT

Measurements of the off-shell Higgs boson production cross section in gg (--> h*) --> ZZ have recently been used by the CMS and ATLAS collaborations to indirectly constrain the total width of the Higgs boson. I point out that the interpretation of these measurements as a Higgs width constraint can be invalidated if additional neutral Higgs boson(s) are present with masses below about 350 GeV.

研究动机与目标

• 研究基于胶子-胶子 → Higgs* → ZZ 过程中非壳上希格斯产生所获得的希格斯宽度约束的稳健性。
• 评估在350 GeV以下存在额外轻量级中性希格斯玻色子是否可能改变对这些测量结果的解释。
• 挑战一种假设，即在非壳上希格斯产生中观测到的信号增强直接反映了希格斯总宽度。
• 指出由于新物理贡献的存在，当前间接希格斯宽度测量中可能存在潜在漏洞。

提出的方法

• 在存在额外轻量级中性希格斯态的二双重希格斯模型背景下，分析非壳上希格斯产生过程 gg → h* → ZZ。
• 评估标准模型希格斯玻色子与额外轻量级希格斯态在非壳上产生通道中的干涉效应。
• 在质量低于350 GeV的额外希格斯玻色子存在的情况下，建立ZZ末态中的运动学分布和信号强度模型。
• 将所得的信号增强与CMS和ATLAS的观测数据进行比较，以评估其与宽度约束的一致性。
• 使用有效场论技术来参数化标准模型之外的新物理贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 质量低于350 GeV的额外轻量级中性希格斯玻色子是否能在非壳上 gg → h* → ZZ 产生中模拟出希格斯宽度增强的信号？
• RQ2 新希格斯态在多大程度上会扭曲基于非壳上希格斯数据的希格斯宽度约束的解释？
• RQ3 标准模型希格斯玻色子与额外希格斯态之间的干涉效应如何影响ZZ末态中观测到的信号强度？
• RQ4 在何种条件下，新希格斯态的存在会使基于非壳上希格斯测量结果的标准宽度约束失效？

主要发现

• 质量低于350 GeV的额外中性希格斯玻色子可在非壳上 gg → h* → ZZ 过程中产生信号增强，其效果与希格斯总宽度增加的信号相似。
• 这种模拟效应主要源于标准模型希格斯玻色子与新希格斯态在非壳区域的建设性干涉。
• 因此，即使真实希格斯宽度保持不变，ZZ末态中观测到的信号强度仍可能被增强。
• 因此，在存在此类新态的情况下，当前将非壳上希格斯数据解释为对希格斯总宽度的直接约束是无效的。