[论文解读] Non-Minimal Higgs Sectors: The Decoupling Limit and its Phenomenological Implications,

Howard E. Haber|arXiv (Cornell University)|Jan 17, 1995

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 8

一句话总结

本文在最一般的CP守恒双希格斯双重模型中形式化了解耦极限，表明在此极限下，一个中性CP偶宇称希格斯 boson的行为与标准模型希格斯 boson完全相同，而所有其他希格斯粒子则变得极重。研究指出，由于最轻希格斯态表现出标准模型特性，未来对非最小希格斯结构的探测将面临重大挑战。

ABSTRACT

In models with a non-minimal Higgs sector, a decoupling limit can be defined. In this limit, the masses of all the physical Higgs states are large (compared to the scale of electroweak symmetry breaking) except for one neutral CP-even Higgs scalar, whose properties are indistinguishable from the Higgs boson of the minimal Standard Model. The decoupling limit of the most general CP-conserving two-Higgs doublet model is formulated. Detection of evidence for a non-minimal Higgs sector at future colliders in the decoupling limit may present a formidable challenge for future Higgs searches.

研究动机与目标

• 在具有非最小希格斯结构的模型中，特别是CP守恒双希格斯双重模型中，定义并形式化解耦极限。
• 分析此极限对未来的对撞机中希格斯玻色子探测的理论影响。
• 评估在解耦区域内区分非最小希格斯结构与标准模型的难度。

提出的方法

• 通过将除一个希格斯态以外的所有粒子质量设为远大于电弱尺度，形式化解耦极限。
• 利用最一般的CP守恒双希格斯双重模型拉格朗日量，推导出最轻希格斯态变为标准模型类似态的条件。
• 分析希格斯势和质量矩阵的结构，以模型参数形式识别解耦极限。
• 应用对称性与场重新定义技术，简化希格斯结构并分离出标准模型类似希格斯态。
• 推导出在解耦极限下最轻希格斯态与规范玻色子及费米子的有效耦合。
• 评估对未来对撞机中希格斯信号强度和发现潜力的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 非最小希格斯结构进入解耦极限需满足哪些条件？
• RQ2 在解耦极限下，双希格斯双重模型中最轻希格斯态的耦合与标准模型希格斯玻色子的耦合如何比较？
• RQ3 当所有重希格斯粒子均被解耦时，非最小希格斯结构的实验信号特征是什么？
• RQ4 未来的对撞机能否基于希格斯信号测量区分解耦的双希格斯双重模型与标准模型？
• RQ5 在解耦区域内探测非最小希格斯结构面临哪些理论挑战？

主要发现

• 在解耦极限下，最轻的中性CP偶宇称希格斯玻色子获得与标准模型希格斯玻色子完全相同的耦合。
• 该模型中所有其他希格斯粒子均变得极重，从而从低能过程解耦。
• 当真空期望值和希格斯势参数被调节至使希格斯双重态在物理谱中无混合时，即实现解耦极限。
• 在低能下，该模型的希格斯结构退化为标准模型希格斯结构，因此在解耦区域内实验上无法区分。
• 在此极限下探测非最小希格斯结构，需对希格斯耦合和稀有衰变模式进行高精度测量。
• 本文结论认为，由于主导希格斯态表现出标准模型行为，未来对撞机中识别此类模型将面临巨大挑战。