[论文解读] Precision muon g-2 results and light Higgs bosons in the 2HDM(II)

Maria Krawczyk|ArXiv.org|Aug 7, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 42被引用 17

一句话总结

本文分析了2002年E821μ子g-2测量结果对两希格斯双重态模型（2HDM）II型中轻希格斯玻色子的影响。基于μ子反常磁矩差异δaμ的95%置信水平（CL）区间，研究约束了轻希格斯态的额外贡献，发现质量为25–70 GeV的轻赝标量（tanβ在25至115之间）是允许的，而当结合其他实验约束时，轻标量在95% CL下被排除。

ABSTRACT

We discuss the implications of the recent evaluations of the SM contribution to a_mu=(g-2)_mu/2 in the light of the latest E821 measurement, which indicate \~ 3 sigma deviation. We derive the 95 % CL interval, delta a_mu, to be used to constrain any additional contribution to a_mu, beyond the SM ones; it has to have a positive sign. We apply the delta a_mu to constrain the light Higgs-boson scenarios in a Two-Higgs-Doublet-Model (``Model II''). If the constraints from the new (g-2)_mu results are combined with the other existing constraints, one can exclude a light-scalar scenario at 95 % CL, while a light-pseudoscalar scenario can be realized, for a pseudoscalar mass between 25 and 70 GeV, with tan beta in the range 25 < tan beta < 115.

研究动机与目标

• 基于2002年E821结果，量化实验测量的μ子g-2与标准模型预测之间差异的95%置信水平区间δaμ。
• 约束标准模型之外对μ子反常磁矩的额外贡献，特别是2HDM(II)中轻希格斯玻色子的贡献。
• 通过结合δaμ与现有实验约束，评估2HDM(II)中轻标量与赝标量希格斯场景的可行性。
• 评估理论不确定性（如轻-轻散射贡献）变化时，这些约束的稳健性。

提出的方法

• 从实验μ子g-2结果（11659203(8)×10⁻¹⁰）与改进的标准模型预测出发，利用FJ02数据驱动分析方法，推导出95%置信水平的δaμ区间，重点处理主导真空极化贡献。
• 利用推导出的δaμ约束新物理对aμ的贡献，假设其在95% CL下为正值且量级与δaμ相当。
• 将这些约束应用于2HDM(II)，重点分析轻希格斯标量（h）与赝标量（A）在单圈与双圈图级别对μ子g-2的贡献。
• 将δaμ约束与LEP（Z→h(A)γ）、Tevatron、Υ衰变及τ/η衰变的现有限制相结合，以确定h与A的允许参数空间。
• 采用双圈分析方法计算希格斯对aμ的贡献，使用FJ02对强子真空极化的估计，并考虑轻-轻散射贡献的多种取值范围。
• 通过将轻-轻散射贡献的不确定性按平方根方式扩大两倍，评估结果对这一不确定性的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于2002年E821数据，实验测量的μ子g-2与标准模型预测之间差异的95%置信水平区间δaμ是多少？
• RQ2 在2HDM(II)中，轻希格斯标量（h）是否能与更新后的μ子g-2约束及其他实验限制相容？
• RQ3 在相同约束下，2HDM(II)中的轻赝标量（A）是否可行？其允许的质量与tanβ范围是什么？
• RQ4 μ子g-2的约束如何与LEP、Tevatron及Υ衰变的约束相结合，以限制轻希格斯玻色子的参数空间？
• RQ5 当轻-轻散射贡献的不确定性扩大两倍时，结论的稳健性如何？

主要发现

• 实验测量的μ子g-2与标准模型预测之间差异的95%置信水平区间δaμ被约束为正值，表明需要具有正号的新物理贡献。
• 当结合μ子g-2约束与来自Υ衰变及LEP Z→hγ过程的现有限制时，轻标量希格斯玻色子（h）在95% CL下被排除。
• 质量在25–70 GeV范围内的轻赝标量希格斯玻色子（A）在tanβ为25至115的范围内是允许的。
• LEP（OPAL、DELPHI）的约束排除了赝标量A在3 GeV以下的质量区域，而Tevatron的约束则关闭了70 GeV以上的区域。
• 若轻-轻散射贡献的不确定性扩大两倍，赝标量质量的下限将降低约1.4倍，但上限基本保持不变。
• 当强子真空极化估计发生变化时，结果具有稳健性，HMNT（in）分析下预期约束类似，但赝标量的允许窗口将缩小至35–70 GeV与tanβ ∈ [40,120]。