[论文解读] LHC 750 GeV diphoton resonance explained as a heavy scalar in top-seesaw model
本文提出，LHC 在 750 GeV 处的二光子共振可通过一种顶-SEE-SAW 模型中的重标量单重态来解释，其中共振通过胶子融合产生，并通过矢量型顶/底夸克伙伴的圈图衰变为二光子。该模型还通过额外的右手中微子增强了总宽度，并预测了 $S \to \gamma\gamma$、$S \to Z\gamma$ 和 $S \to ZZ$ 衰变之间的强关联，为未来 LHC 实验提供了可检验的信号。
In this letter, we explain the recent LHC-13 TeV diphoton resonance excess at $\sim 750$ GeV in a top-seesaw model, in which a heavy singlet scalar is produced in gluon fusion and decays into two photons through vector-like top/bottom partner loop. The total width of the resonance can be enhanced by introducing extra right-handed neutrino. We show that our model can accommodate the observed signal and is consistent with the current LHC data. Besides, our model predicts a strong correlation between $S o \gamma\gamma$, $S o Z \gamma$ and $S o ZZ$ decays. This behavior may help to test the diphoton excess in our model in future LHC experiments.
研究动机与目标
- 在顶-SEE-SAW 模型的框架下，解释 LHC 观测到的 750 GeV 二光子共振过量。
- 通过确保与当前 LHC 数据的一致性，评估该共振的理论可行性。
- 探索增强共振总宽度的机制，特别是通过引入右手中微子。
- 预测 $S \to \gamma\gamma$、$S \to Z\gamma$ 和 $S \to ZZ$ 衰变模式之间的可观测关联，以供未来实验检验。
提出的方法
- 在顶-SEE-SAW 框架中引入一个重单重态标量场，作为 750 GeV 共振的候选者。
- 引入矢量型顶夸克和底夸克伙伴，通过圈图贡献 $S \to \gamma\gamma$ 衰变。
- 将胶子融合作为 LHC 中共振产生主导模式。
- 引入额外的右手中微子，以增强标量共振的总衰变宽度。
- 使用有效场论技术计算 $S \to \gamma\gamma$、$S \to Z\gamma$ 和 $S \to ZZ$ 之间的分支比和衰变关联。
- 评估该模型与现有 LHC 数据在共振产生和衰变率方面的兼容性。
实验结果
研究问题
- RQ1在包含重标量单重态的顶-SEE-SAW 模型中，750 GeV 二光子共振能否得到一致解释？
- RQ2矢量型顶夸克和底夸克伙伴如何贡献于共振的二光子衰变？
- RQ3右手中微子在增强共振总宽度以符合实验约束方面起到什么作用？
- RQ4该模型中 $S \to \gamma\gamma$、$S \to Z\gamma$ 和 $S \to ZZ$ 衰变模式之间是否存在可观测的关联？
- RQ5该模型能否通过未来 LHC 数据中的这些预测衰变关联得到检验？
主要发现
- 该模型通过胶子融合产生的重标量单重态成功解释了观测到的 750 GeV 二光子共振过量，并通过矢量型顶夸克和底夸克伙伴的圈图衰变为两个光子。
- 引入右手中微子显著增强了共振的总宽度，使其与实验限制一致。
- 该模型预测了 $S \to \gamma\gamma$、$S \to Z\gamma$ 和 $S \to ZZ$ 衰变率之间的强关联，可作为未来 LHC 搜索的显著特征。
- 该模型与当前 LHC 在共振产生和衰变方面的数据保持一致，支持其作为现象学框架的可行性。
- 所预测的衰变关联为在即将开始的 LHC 跑道中确认或排除该模型提供了清晰且可检验的信号。
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本解读由 AI 生成，并经人工编辑审核。