[论文解读] Higgs-radion interpretation of 750 GeV di-photon excess at the LHC

Aqeel Ahmed, Barry M. Dillon+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 12被引用 36

一句话总结

本文提出，ATLAS 和 CMS 观测到的 750 GeV 二光子过剩可被解释为五维 Randall-Sundrum 模型中的轴子粒子。Higgs-轴子场景同时再现了在 750 GeV 处观测到的二光子截面，同时保持 125 GeV 处标准模型类 Higgs 玻色子的性质，为两种信号提供了一致的理论框架。

ABSTRACT

We present a possible interpretation of the excess in the di-photon channel at 750 GeV recently observed by ATLAS and CMS as the radion of the five-dimensional Randall-Sundrum model. We show that the Higgs-radion scenario can give a cross section comparable to those observed in the di-photon final state at 750 GeV while at the same time giving a very SM-like state at 125 GeV.

研究动机与目标

• 将 ATLAS 和 CMS 观测到的 750 GeV 二光子共振解释为高维模型中的轴子态。
• 在相同理论框架内保持 125 GeV 处与标准模型一致的 Higgs 玻色子。
• 实现 LHC 中轴子在 750 GeV 处的二光子产生截面与实验观测结果相当。
• 探讨单一标量态（即轴子）是否能无矛盾地解释 750 GeV 过剩与 125 GeV Higgs 玻色子。

提出的方法

• 采用具有翘曲额外维度的五维 Randall-Sundrum 模型，以生成轴子态作为引力子的自旋-0 激发态。
• 通过费米子和规范玻色子的圈图修正耦合，将轴子识别为导致 750 GeV 二光子共振的标量粒子。
• 确保轴子与标准模型粒子的耦合与 125 GeV 处观测到的类 Higgs 状态一致。
• 利用顶夸克和 W 玻色子的圈图贡献，计算轴子在 750 GeV 处的二光子产生截面。
• 调节模型参数，以同时满足 750 GeV 二光子信号强度与 125 GeV Higgs 信号特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 750 GeV 二光子过剩是否能通过五维 Randall-Sundrum 模型中的轴子态来解释？
• RQ2 轴子场景是否允许在 125 GeV 处存在与标准模型一致的 Higgs 玻色子而不产生矛盾？
• RQ3 在此模型中，轴子在 750 GeV 处的预测二光子产生截面是多少？
• RQ4 轴子与光子及其他标准模型粒子的耦合是否与实验约束一致？

主要发现

• 五维 Randall-Sundrum 模型中的轴子可产生与 ATLAS 和 CMS 实验观测一致的 750 GeV 二光子截面。
• 该模型通过相同的标量场区自然容纳了 125 GeV 处与标准模型一致的 Higgs 玻色子。
• 轴子与光子的耦合通过涉及顶夸克和 W 玻色子的圈图实现，从而支持二光子衰变道。
• 该场景在 125 GeV 共振处避免了与标准模型预测的显著偏离，保持了观测到的 Higgs 信号强度。