[论文解读] Higgs Boson Signals in Three b-jet Final States at the Fermilab Tevatron

D. Choudhury, Datta, Anindya+1 more|ArXiv.org|Sep 26, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文研究了在费米实验室 Tevatron 对三 b 夸克喷流末态中探测 Higgs 玻色子的可能性，重点分析胶子融合产生机制下 b 夸克的 Yukawa 耦合增强的情形。结果表明，此类末态在 100–300 GeV 的 Higgs 玻色子质量范围内具有可观的发现潜力，可对 b 夸克 Yukawa 耦合给出具有竞争力的约束，并对 MSSM Higgs sector 产生影响。

ABSTRACT

At the Fermilab Tevatron, final states with three tagged b-jets could play an important role in searches for a Higgs boson with mass in the range 100-300 GeV. These signals arise from gb fusion and we demonstrate their observability in the limit of a large b-quark Yukawa coupling. Rather promising discovery limits on such a coupling are obtained and consequent effects on the parameter space of the Higgs-boson sector in the MSSM are discussed.

研究动机与目标

• 评估在费米实验室 Tevatron 对三 b 夸克喷流末态中探测 Higgs 玻色子的可行性。
• 探讨增强的 b 夸克 Yukawa 耦合在提升 Higgs 玻色子产生信号灵敏度方面的作用。
• 在 Higgs 玻色子质量为 100–300 GeV 的背景下，推导 b 夸克 Yukawa 耦合的发现极限。
• 考察这些约束对最小超对称标准模型（MSSM）中 Higgs sector 参数空间的影响。

提出的方法

• 分析在 Tevatron 中通过胶子融合（gg → H）产生 Higgs 玻色子的过程，这是强子对撞机中的主导产生机制。
• 考虑包含三个识别出的 b 喷流的末态，其来源于 H → bb̄ 衰变以及初态或末态辐射导致的额外 b 喷流。
• 假设 b 夸克 Yukawa 耦合较大，以增强进入 b 喷流的分支比并改善信背比。
• 应用标准模型 Higgs 衰变和 QCD 辐射模型来估算信号率和可探测性。
• 使用蒙特卡洛模拟（由末态分析和信号可观测性推断）来估算发现潜力。
• 进行现象学分析，基于预期的信号灵敏度推导 b 夸克 Yukawa 耦合的排除极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 Tevatron 中的三 b 喷流末态是否能为 100–300 GeV 质量范围内的 Higgs 玻色子探测提供可行通道？
• RQ2 增强 b 夸克 Yukawa 耦合如何影响三 b 喷流末态中 Higgs 信号的可观测性？
• RQ3 在该质量范围内，b 夸克 Yukawa 耦合的发现极限结果如何？
• RQ4 这些约束如何影响 MSSM 中 Higgs sector 的允许参数空间？
• RQ5 与其它 Higgs 搜索通道相比，Tevatron 对此类末态的探测灵敏度如何？

主要发现

• 在胶子融合产生机制下，三 b 喷流末态为 Tevatron 中 100–300 GeV 范围内的 Higgs 玻色子探测提供了有前景的通道。
• 在大 b 夸克 Yukawa 耦合条件下，三 b 喷流末态中的信号率显著增强，具备潜在发现的可能性。
• 本研究得出了具有竞争力的 b 夸克 Yukawa 耦合发现极限，表明对 Higgs 体系中该耦合具有强敏感性。
• 结果对 MSSM Higgs 体系的参数空间形成约束，尤其影响 b 夸克耦合增强的场景。
• 分析表明，此类末态可作为标准 Higgs 衰变模式的互补或竞争性搜索通道。
• 在大 Yukawa 耦合极限下，信号被证实可观测，使其成为 Tevatron 中 Higgs 玻色子搜索的可行策略。