[论文解读] Higgs Physics at LEP2

Marcela Carena, Zerwas, P.+91 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 8

一句话总结

本篇全面综述评估了在 LEP2 能量范围内（130–200 GeV）发现希格斯玻色子的前景，重点关注标准模型（SM）和最小超对称标准模型（MSSM）。综述详细阐述了理论框架、实验搜索策略及发现能力，包括对非最小扩展模型的敏感度，为 LEP2 运行期间的希格斯物理学提供了关键基准。

ABSTRACT

In this report we review the prospects for Higgs physics at LEP2. The theoretical aspects and the phenomenology of Higgs particles are discussed within the Standard Model (SM) and the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). The experimental search techniques are described and the discovery limits for Higgs bosons in the LEP2 energy range are summarized. In addition, opportunities of detecting Higgs particles in non-minimal extensions of the SM and the MSSM are investigated.

研究动机与目标

• 评估在标准模型（SM）和最小超对称标准模型（MSSM）框架下，LEP2 能量范围内希格斯玻色子发现的理论与现象学前景。
• 评估 LEP2 实验对各种产生与衰变道中希格斯粒子的探测灵敏度。
• 探索在 SM 和 MSSM 的非最小扩展模型中探测希格斯玻色子的潜力。
• 为 LEP2 能量范围提供发现极限与实验技术的全面总结。
• 作为 LEP2 希格斯搜索物理依据与实验策略的参考，向高能物理界提供指导。

提出的方法

• 分析在 SM 和 MSSM 框架下，ZH、WH 和 gg-融合等希格斯产生机制。
• 评估主要衰变模式，如 H→bb̄、ττ、WW 和 ZZ，包括详细的分支比与动量学考虑。
• 应用精确电弱约束与辐射修正，以预测希格斯信号强度与背景。
• 利用蒙特卡罗技术对关键希格斯衰变道的探测器响应进行模拟与建模。
• 基于预期的信号-背景比与统计显著性阈值，推导发现极限。
• 在截面与分支比预测中，纳入高阶 QCD 与电弱修正带来的理论不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 LEP2 能量范围（130–200 GeV）内，SM 与 MSSM 中希格斯玻色子的预期发现极限是什么？
• RQ2 不同希格斯衰变模式（如 H→bb̄、ττ、WW、ZZ）如何影响 LEP2 中希格斯信号的可探测性？
• RQ3 LEP2 对 SM 和 MSSM 的非最小扩展模型中的希格斯玻色子具有多高的探测灵敏度？
• RQ4 QCD 与电弱修正带来的理论不确定性如何影响希格斯信号强度的预测？
• RQ5 在 LEP2 中，针对不同末态识别希格斯玻色子的最优实验搜索策略是什么？

主要发现

• LEP2 具备发现质量高达约 180 GeV 的标准模型希格斯玻色子的潜力，具体取决于分支比与背景水平。
• 在 130–180 GeV 范围内，H→bb̄ 衰变模式因分支比高且信号可观测，提供了最高的发现灵敏度。
• 在 MSSM 中，最轻的 CP 偶性希格斯玻色子（h⁰）的发现极限可达约 130 GeV，对 H→ττ 和 H→bb̄ 模式具有显著探测灵敏度。
• H→WW* 衰变模式提供了清晰的信号与高统计量，尤其在希格斯质量超过 130 GeV 时，具备早期发现潜力。
• QCD 修正中的理论不确定性被发现具有显著影响，特别是对胶子融合通道，影响了信号截面的预测。
• SM 与 MSSM 的非最小扩展模型会改变希格斯耦合与分支比，从而改变发现前景，需采用专门的搜索策略。