[论文解读] Interference effects in MSSM Higgs searches at the LHC

Elina Fuchs, G. Weiglein|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 1

一句话总结

本文研究了在具有复参数的MSSM中，近简并中性希格斯玻色子之间的干扰效应，表明在胶子融合和b夸克关联产生过程中，破坏性干涉可将截面抑制高达97%，从而使原本在标准窄宽度近似下会被LHC排除的参数区域得以逃逸排除界限。研究证明，在CP破坏情形下忽略干涉会导致错误的排除界限。

ABSTRACT

Complex parameters in the MSSM lead to mixing and interference between the two heavier neutral CP-even and CP-odd Higgs states. These effects can become very large in the case of almost degenerate states. In a CP-violating benchmark scenario, we investigate phenomenological implications of such interferences in view of the LHC searches for heavy Higgs bosons decaying to a pair of $ au$-leptons and produced in gluon fusion and in association with b-quarks. Strongly destructive effects leave parameter regions unconstrained that would be regarded as excluded if no interference terms were taken into account.

研究动机与目标

• 评估在具有复参数的MSSM中，近简并中性希格斯玻色子之间的干涉对LHC希格斯搜索解释的影响。
• 研究h2与h3之间的CP破坏混合如何影响τ+τ−末态中的产生和衰变截面。
• 评估在标准窄宽度近似中忽略干涉项对Run 1 LHC数据排除界限的影响。
• 比较在b¯b关联和胶子融合产生通道中，考虑与不考虑干涉效应所获得的排除界限。
• 证明由于破坏性干涉，显著的参数区域仍处于未被约束状态，即使单个截面显示应被排除。

提出的方法

• 基于Mmod+ h场景，采用µ = 1000 GeV和φAt = π/4的CP破坏基准情景，以诱导强CP破坏混合。
• 在Leading Order下计算b¯b →ha →τ+τ−和gg →ha →τ+τ−的partonic截面，包含完整的干涉项，且不使用窄宽度近似。
• 使用FeynHiggs在两圈阶计算的Higgs质量、总宽度和ˆZ-混合因子，应用传播子修正。
• 通过带ˆZ因子的Breit-Wigner传播子参数化Higgs共振，以近似完整传播子并包含混合效应。
• 定义相对干涉贡献η = σint / σincoh，以量化振幅相干叠加中的干涉强度。
• 比较使用HiggsBounds-4.2.0从非相干叠加（标准NWA）和包含干涉的相干叠加中获得的排除界限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM希格斯搜索中，近简并希格斯态h2与h3之间的破坏性干涉效应如何影响预测截面？
• RQ2 H与A向h2和h3的CP破坏混合在多大程度上改变了基于LHC Run 1数据推导出的排除界限？
• RQ3 在τ+τ−末态中，胶子融合和b¯b关联希格斯产生中的干涉效应的定量幅度是多少？
• RQ4 当在标准窄宽度近似中包含或忽略干涉项时，排除界限如何变化？
• RQ5 在MH±–tanβ平面的哪些区域，尽管信号强度看似明显，破坏性干涉仍能防止被排除？

主要发现

• 在φAt = π/4的CP破坏基准情景中，破坏性干涉在MH± ≈ 480 GeV、tanβ ≈ 29区域将截面降低高达97%。
• 相对干涉贡献η在宽广的区域达到−97%。