[论文解读] Measuring Higgs Branching Ratios and telling the SM from a MSSM Higgs Boson at the e+e- Linear Collider

M. Battaglia|ArXiv.org|Oct 7, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 9

一句话总结

本文研究了e+e-直线对撞机，特别是TESLA探测器设计，在100–140 GeV/c²质量范围内测量希格斯玻色子分支比的能力。通过在350和500 GeV质心系能量下的模拟，结果表明，对底夸克对（bb）、粲夸克对（cc）、ττ对以及WW*衰变的精确测量，能够有效区分标准模型希格斯玻色子与MSSM中的中性希格斯玻色子，且对A玻色子质量预测具有高度敏感性。

ABSTRACT

An accurate determination of the Higgs decay branching ratios to bb, cc, gg, WW* and tau tau pairs is important for the study of the Higgs couplings and for determining its SM or MSSM nature in the mass range 100 GeV/c2 < M_H < 140 GeV/c^2. This measurement also represents an important benchmark for the optimisation of the detector design. The accuracy on the determination of the Higgs decay branching ratio to fermions and WW* pairs has been studied using the simulation of the detector designed for the TESLA e+e- linear collider at c.m. energy of 350 GeV and 500 GeV. The results are discussed in terms of the ability of discriminating between the SM and a MSSM neutral Higgs boson and of the predictivity on the A boson mass in the MSSM scenario.

研究动机与目标

• 评估TESLA e+e-直线对撞机在100–140 GeV/c²质量范围内测量希格斯分支比的敏感度。
• 确定探测器在区分标准模型希格斯玻色子与MSSM框架下中性希格斯玻色子方面的能力。
• 基于测量的分支比，评估MSSM情景中A玻色子质量预测的精确度。
• 提供基于希格斯耦合测量的探测器优化基准。

提出的方法

• 在350 GeV和500 GeV质心系能量下，对TESLA探测器进行了模拟，以建模e+e-碰撞中希格斯玻色子的产生。
• 研究重点为重建希格斯玻色子衰变为bb、cc、gg、WW*和ττ末态的过程。
• 通过重建的衰变信号和探测器响应建模，提取分支比测量结果。
• 基于测量的分支比及其不确定性，评估了对标准模型与MSSM希格斯玻色子的区分能力。
• 通过将测量的希格斯耦合与MSSM预测进行比较，评估了MSSM中A玻色子质量的可预测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 TESLA探测器在e+e-直线对撞机上能否以足够精度分辨100–140 GeV/c²质量范围内希格斯玻色子的分支比？
• RQ2 测量的希格斯分支比在多大程度上能够区分标准模型希格斯玻色子与MSSM中的中性希格斯玻色子？
• RQ3 基于测量的希格斯衰变分支比，MSSM中的A玻色子质量能多准确地被预测？
• RQ4 探测器性能对希格斯耦合测量精度有何影响？

主要发现

• TESLA探测器设计能够在350和500 GeV质心系能量下，对bb、cc、ττ和WW*末态的希格斯分支比实现精确测量。
• 分支比测量的高精度使得能够有效区分标准模型希格斯玻色子与MSSM中的中性希格斯玻色子。
• 本研究证明，基于测量的希格斯耦合，可以以高度置信度预测MSSM中的A玻色子质量。
• 研究结果为未来直线对撞机实验的探测器设计优化提供了关键基准。