[论文解读] Resonance Production of Three Neutral Supersymmetric Higgs Bosons at LHC

G. Cynolter, E. Lendvai+1 more|ArXiv.org|Mar 1, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 8

一句话总结

本文研究了在MSSM框架下，通过强子对撞机的胶子融合过程，产生三个最轻的中性超对称希格斯玻色子（hhh）的共振增强过程。通过使用一阶圈修正和主导的二阶圈修正，发现三重希格斯耦合在截面中占主导地位——在tanβ=3时，截面可达300 fb；而四重耦合由于贡献被抑制，可忽略不计，因此在LHC上无法测量其值。

ABSTRACT

Multiple production of Higgs particles is essential to study Higgs self-couplings at future high-energy colliders. In this paper we calculated the resonance contributions to the production of three lightest neutral supersymmetric Higgs bosons in gluon fusion at LHC. The cross sections due to trilinear Higgs couplings is sizeable but the measurement of the quartic coupling hhhH(h) seems to be impossible.

研究动机与目标

• 研究在MSSM框架下，通过强子对撞机的胶子融合过程，对三希格斯玻色子产生（hhh）的共振贡献。
• 评估通过该过程在MSSM中测量三重和四重希格斯自耦合的可行性。
• 确定主导费曼图及其对截面的贡献，特别是在共振附近的区域。
• 评估tanβ和MA对产生截面及共振增强的影响。
• 总结LHC上在hhh末态中实验可观测四重希格斯耦合的结论。

提出的方法

• 通过一阶圈修正和主导的二阶圈修正，计算了pp → hhh + X通过胶子融合的截面，修正了希格斯粒子的质量、宽度和耦合。
• 包含了涉及夸克和超夸克圈的三角形、方框和五边形图，但在共振分析中省略了五边形图。
• 使用洛伦兹和规范不变张量分解方法，计算自旋为Sz=0和Sz=2的螺旋度振幅。
• 使用VEGAS积分包和GRV部分子分布函数，计算√s = 14 TeV下的胶子亮度。
• 使用参数MA（CP奇异性希格斯粒子质量）、tanβ（真空期望值之比）和α（希格斯混合角）来建模希格斯耦合，其中ε参数化了顶夸克圈修正。
• 通过传播子极点计算共振贡献：1/(ŝ − MH² + iMHΓH)，重点关注H → hh衰变过程中的λHhhh和λhhhh耦合。

实验结果

研究问题

• RQ1 在MSSM框架下，通过强子对撞机的胶子融合过程，能否观测到三个最轻中性希格斯玻色子（hhh）的共振产生？
• RQ2 三重与四重希格斯自耦合在hhh产生截面中的相对贡献如何？
• RQ3 在LHC的hhh末态中，四重希格斯耦合λhhhh是否可测量？
• RQ4 截面如何依赖于tanβ和MA，特别是在共振附近？
• RQ5 尽管四重耦合图在理论上存在，为何其贡献可忽略不计？

主要发现

• 在tanβ = 3时，hhh产生的共振增强截面可达300 fb，主要由三重耦合驱动。
• 当MA较高时，截面下降至约150 fb，主要贡献来自方框图，其中H → hh衰变通过λHhhh耦合发生。
• 四重耦合的贡献相比三重图被抑制了两个数量级，导致λhhhh在LHC上不可测量。
• 当tanβ = 30时，截面保持在约6 fb左右几乎不变，这是由于hhh耦合较大且无共振，无可观测增强。
• 在小tanβ时，2h与3h产生截面之比约为10，表明3h产生虽显著但仍次于2h过程。
• 四重耦合贡献被抑制的原因不仅在于耦合强度小，还在于干涉效应，而不仅仅是相空间因素。