[论文解读] Higgs- and Slepton-Strahlung at Hadron Colliders

Francesca Borzumati, Jean-Loı̈c Kneur+1 more|arXiv (Cornell University)|May 21, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文提出，在强子对撞机上，通过第三代夸克的辐射，可以产生带电的希格斯玻色子和 selectron，这为在 Tevatron 和 LHC 上发现这些粒子提供了可行的通道。研究表明，具有小 R-奇偶性破坏耦合的 TeV 量级带电希格斯玻色子和 selectron 可通过此机制被探测到，为中微子质量模型提供了新颖的探测手段。

ABSTRACT

It is shown that the radiation of a charged Higgs boson off a third-generation quark (charged-Higgs-strahlung) provides an important channel for the discovery of the charged Higgs at hadron colliders. Equivalently, in supersymmetric models with explicit lepton-number (R-parity) violation, sleptons may also be produced in association with quarks (slepton-strahlung). Higgs- and slepton-strahlung production cross sections are given for both the Tevatron and the LHC. The LHC cross sections imply that heavy ${\\cal{O}}$(TeV) charged Higgs bosons can be produced via charged-Higgs-strahlung and that strahlung production of charged sleptons is possible even for small R-parity violating couplings. The possible discovery of sleptons through this channel offers a surprising handle on models of neutrino masses.

研究动机与目标

• 识别在强子对撞机上带电希格斯玻色子和 selectron 的可行产生通道。
• 评估通过 LHC 上的辐射过程探测质量约为 TeV 量级的重带电希格斯玻色子的可行性。
• 探讨 R-奇偶性破坏耦合对 selectron 产生及其与中微子质量生成机制关联的影响。
• 为 Tevatron 和 LHC 上的希格斯与 selectron 辐射提供定量的截面估计。

提出的方法

• 分析涉及第三代夸克的夸克-反夸克湮灭过程，以计算带电希格斯玻色子和 selectron 产生的截面。
• 应用量子场论技术，计算在 R-奇偶性破坏超对称框架下，希格斯与 selectron 辐射的产生振幅。
• 使用有效场论方法来模拟 R-奇偶性破坏耦合及其对 selectron 产生率的影响。
• 在部分子层次上评估 Tevatron 和 LHC 的截面，考虑质心系能量和对撞机特异性运动学。
• 将理论预测与实验灵敏度进行比较，以评估发现潜力。
• 引入中微子质量生成的约束，以建立 selectron 产生与轻子数破坏模型之间的联系。

实验结果

研究问题

• RQ1 带电希格斯玻色子是否可以通过第三代夸克的辐射在强子对撞机上产生，其在 LHC 上的预期截面是多少？
• RQ2 通过此产生模式，LHC 对 TeV 量级带电希格斯玻色子的探测能力范围如何？
• RQ3 R-奇偶性破坏耦合小到何种程度时，仍能通过辐射实现可探测的 selectron 产生？
• RQ4 即使 R-奇偶性破坏耦合很小，selectron 辐射是否仍可作为 selectron 的发现通道？
• RQ5 selectron 辐射产生与中微子质量生成模型之间存在何种联系？

主要发现

• LHC 上带电希格斯辐射产生的截面足够大，足以探测质量在 1 TeV 量级的重带电希格斯玻色子。
• 即使 R-奇偶性破坏耦合很小，selectron 辐射产生仍具有可行性，使其成为探测此类相互作用的敏感探针。
• 本研究在强子对撞机上发现了一条新的 selectron 探测通道，尤其适用于存在显式轻子数破坏的模型。
• 希格斯与 selectron 辐射的截面在 LHC 上均具有显著值，表明具有强大的发现潜力。
• 该机制通过 R-奇偶性破坏，为 selectron 产生与中微子质量生成模型之间提供了出人意料且直接的联系。
• 结果表明，辐射过程为在强子对撞机上探测标准模型之外的新物理提供了一种互补且有力的方法。