[论文解读] Measurement of Higgs Anomalous Coupling with H->WW* at International Linear Collider

Y. Takubo, K. Ikematsu+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本研究通过√s = 250 GeV下的ZH → ννWW*事例，调查国际线性对撞机（ILC）对顶夸克与W玻色子之间异常Higgs耦合的敏感度。通过重建W玻色子衰变产生的c夸克喷流的角分布并应用优化的选择截断，分析获得7.6的信号显著性，并以15.7%的精度测量Higgs到WW*的分支比，从而实现对CP奇异和CP偶异常耦合的约束。

ABSTRACT

The measurement of the Higgs coupling to W bosons is an important program at the international linear collider (ILC) to search for the anomaly in the coupling to the gauge bosons. We study the sensitivity of ILC to the Higgs anomalous coupling to W bosons by using ZH->vvWW* events. In this article, we report the status of the study.

研究动机与目标

• 评估国际线性对撞机对Higgs与W玻色子之间异常耦合（特别是CP奇异数项）的敏感度。
• 为H → WW*过程中W玻色子衰变产生的上型夸克的角分布开发重建方法。
• 通过束流极化、运动学截断和b-标签技术，抑制主要的SM背景（WW、ZZ、ℓνqq）。
• 通过提取c夸克喷流的角分布来探测异常耦合，特别是CP奇异数项（b̃）。
• 评估利用重建的Higgs质量与事例选择，高精度测量Higgs分支比BR(H → WW*)的潜力。

提出的方法

• 使用WHIZARD在120 GeV Higgs质量与250 GeV质心系能量下模拟ZH → ννWW*事例，积分亮度为250 fb⁻¹。
• 采用Mokka和ILD_00探测器模型进行完整的探测器模拟，包括Pythia6的强子化和Marlin的重建。
• 通过χ²最小化方法利用质量分辨率σH和σW重建Higgs与W玻色子质量。
• 应用事例选择标准：110 < recMH < 130 GeV，70 < missM < 140 GeV，|cos θH| < 0.95，Y⁻ > 0.0005，Etrk < 30 GeV，4-jetNb ≤ 1，且2-jetNb = 0，以抑制背景。
• 使用五个输入变量（missM、cos θH、Y⁻、4-jetNb、轨迹多重性）进行似然分析，以优化信号显著性。
• 通过按角区间拟合Higgs质量分布实现背景减法，从而提取真实的ZH信号角分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 ILC对Higgs与W玻色子之间异常耦合（特别是CP奇异数项b̃）的敏感度如何？
• RQ2 能否以足够精度重建W玻色子衰变产生的c夸克喷流的角分布，以探测异常耦合？
• RQ3 束流极化与运动学截断在抑制主要WW和ℓνqq背景方面有多高效？
• RQ4 利用此重建方法，测量BR(H → WW*)的精度能达到多高？
• RQ5 在角分布中，背景污染在多大程度上可被估计并减去，以提取真实信号？

主要发现

• 在所有选择截断和似然优化后，信号显著性达到7.6，截断位置为0.79。
• 在假设ZH截面具有2.5%不确定性的情况下，测得的Higgs分支比到WW*的精度为15.7%。
• c-标签喷流的角分布显示出在φ = 0 rad. 附近存在峰值，表明对W衰变角结构具有敏感性。
• 背景污染的角分布估计得到χ²/ndf = 0.9，证实了背景减法的统计可靠性。
• 双c-标签的选择效率为88%，实现了对W衰变中上型夸克的有效识别。
• 经过完整选择后，剩余756个信号事例与348个背景事例，形成清晰的信号样本，适用于异常耦合分析。