[论文解读] Higgs Couplings in an Effective Theory Framework

Hermès Bélusca-Maïto|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 14被引用 3

一句话总结

该论文采用维度6的有效的场论框架，研究希格斯粒子与费米子及规范 boson 耦合的偏离，包括CP偶和CP奇算符，利用ATLAS和CMS的LHC希格斯信号强度数据以及电弱精确测量数据。结果表明，CP偶耦合受到强约束，与标准模型在68%置信水平下一致；而由于速率测量中的符号简并性，CP奇耦合仍约束不足。

ABSTRACT

The study of the properties of the scalar boson recently discovered at the LHC (ATLAS and CMS experiments) may allow us to know whether it is well described by the Standard Model. In the case where deviations from SM predictions are present, this would be an evidence for the presence of new physics. We focus on the study of the Higgs couplings to matter in a model-independent approach by introducing a dimension-6 effective Lagrangian that includes both CP-even and CP-odd effective couplings. Constraints are set on some of these coefficients using experimental data from ATLAS and CMS as well as electroweak precision measurements from LEP, SLC and Tevatron. These data meaningfully constrain CP-even and some CP-odd couplings.

研究动机与目标

• 通过希格斯耦合的偏离研究标准模型之外的新物理。
• 应用无模型依赖的有效场论方法，使用维度6算符。
• 利用当前的LHC和电弱精确测量数据，约束CP偶和CP奇希格斯耦合。
• 识别当前数据在探测CP奇耦合方面的局限性，并提出未来改进方向。

提出的方法

• 构建一个包含标准模型场的规范不变、CP偶和CP奇算符的维度6有效拉格朗日量。
• 从有效拉格朗日量推导出现象学希格斯耦合，包括圈修正耦合如hγγ。
• 对ATLAS和CMS在多个希格斯产生和衰变道中的实验信号强度（μ^X）进行全局拟合。
• 将来自LEP、SLC和Tevatron的电弱精确测量数据纳入，以约束威尔逊系数。
• 在μ^ggH+ttH–μ^VBF+VH平面中使用二维似然函数，以考虑不同产生模式之间的相关性。
• 应用卡方最小化方法，提取威尔逊系数的中心值和68%置信水平区间。

实验结果

研究问题

• RQ1 当前LHC希格斯信号强度在多大程度上约束了希格斯粒子与费米子及规范 boson 耦合的偏离？
• RQ2 当前数据对CP奇希格斯耦合的约束程度如何？由于符号简并性存在哪些局限性？
• RQ3 来自LEP、SLC和Tevatron的电弱精确测量数据能否改善对有效耦合的约束？
• RQ4 当前数据对希格斯 sector 中新物理存在的含义是什么？
• RQ5 未来14 TeV LHC数据和电偶极矩测量如何提高对CP奇耦合的探测灵敏度？

主要发现

• W和Z玻色子的CP偶耦合cV测量为1.04 ± 0.03，与标准模型一致。
• 顶夸克的耦合cu为1.31+0.10−0.34，表明可能存在偏离，但在68%置信水平不确定性范围内。
• 底夸克的耦合cd为0.92+0.22−0.13，与标准模型预测一致。
• 上型夸克的CP奇耦合ecu具有较大不确定性及符号简并性，中心值为±(0.87+0.33−2.08)。
• CP奇耦合ecγγ和ecgg均与零一致，68%置信水平区间分别为±(0.0033+0.0017−0.0028)和0.0004+0.0038−0.0040。
• SM与最优拟合模型之间的卡方差为5.3，表明与当前数据拟合良好，现阶段希格斯 sector 中无显著新物理证据。