[论文解读] Probing Higgs couplings to diphoton and Z-photon from Higgs$+$photon production at a Higgs factory

Song Hu, Ning Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

该论文在约束型MSSM框架下研究了Higgs工厂中的$e^+e^- \to h\gamma$过程，表明由轻量级selectron引起的圈图修正$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$耦合可使$\sqrt{s} = 240$ ($350$) GeV时的截面提高至SM预测值的1.47 (1.38)倍，从而在高亮度数据下实现对MSSM中异常Higgs耦合的灵敏探测。

ABSTRACT

Considering the constraints from the flavor physics, precision electroweak measurements, Higgs data and dark matter detections, we scan over the parameter space of the MSSM and calculate the cross section of $e^+e^- o h \gamma$ in the allowed parameter space. Since the loop-induced gauge couplings $h\gamma\gamma$ and $hZ\gamma$ can simultaneously contribute to the process $e^+e^- o h \gamma$, we find the cross section can be sizably enhanced by a light stau, maximally 1.47(1.38) times larger than the SM prediction at $\sqrt{s}=240(350)$ GeV. So with the high luminosity, the measurement of $e^+e^- o h \gamma$ may be used to test the anomalous gauge couplings $h\gamma\gamma$ and $hZ\gamma$ in the MSSM at a Higgs Factory.

研究动机与目标

• 在未来的Higgs工厂中探索在MSSM框架下探测异常Higgs耦合$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$的可行性。
• 评估在味物理、电弱精度测量、Higgs观测以及暗物质搜寻约束下，圈图修正耦合对$e^+e^- \to h\gamma$截面的影响。
• 识别MSSM参数空间中$e^+e^- \to h\gamma$截面显著超出标准模型预测的区域。

提出的方法

• 对MSSM参数空间进行了全局扫描，整合了味物理、精度电弱测量、Higgs数据以及暗物质探测极限的约束。
• 在允许的MSSM参数空间内计算了$e^+e^- \to h\gamma$的截面，重点关注来自$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$耦合的圈图贡献。
• 计算包括涉及带电Higgsino和轻子的圈图贡献，特别强调了由于其与Higgs玻色子强耦合而起重要作用的selectron区。
• 分析在$\sqrt{s} = 240$ GeV和$350$ GeV的质心系能量下进行，这些能量与未来Higgs工厂的运行条件相关。
• 将结果与标准模型预测进行比较，以量化新物理贡献导致的偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Higgs工厂中，$e^+e^- \to h\gamma$过程能否探测到MSSM中的异常$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$耦合？
• RQ2 在MSSM中，由于圈图修正耦合（尤其是轻量级selectron）的存在，$e^+e^- \to h\gamma$截面的最大增强幅度是多少？
• RQ3 在当前实验约束下，$e^+e^- \to h\gamma$截面与标准模型预测的最大偏差是多少？
• RQ4 在MSSM参数空间的哪些区域，$e^+e^- \to h\gamma$截面对标准模型之外的新物理最为敏感？

主要发现

• 在$\sqrt{s} = 240$ GeV时，由于$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$耦合的圈图贡献，$e^+e^- \to h\gamma$截面可增强至标准模型预测值的1.47倍。
• 在$\sqrt{s} = 350$ GeV时，最大增强达到SM值的1.38倍，表明对新物理效应具有显著敏感性。
• 最大的增强来自轻量级selectron，其显著贡献于圈图修正的$h\gamma\gamma$和$hZ\gamma$耦合。
• 该增强在与当前味物理、电弱精度可观测量、Higgs数据以及暗物质探测结果一致的MSSM参数空间中最为显著。