[论文解读] The Complete Bosonic Basis For A Higgs-Like Dilaton

Patricia Hernández-León, Luca Merlo|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文在矢量流形有效场论框架下，构建了首个次领先阶的类希格斯希格斯粒子（dilaton）的完整玻色子算符基，将其与标准模型希格斯粒子及一般复合希格斯模型区分开来。该研究识别出对希格斯粒子特有耦合敏感的特定可观测量，从而实现对不同理论模型的实验区分。

ABSTRACT

A Higgs-like dilaton owns couplings that differ from those of the Standard Model Higgs and of a generic Composite Higgs. The complete bosonic basis for a Higgs-like dilaton is presented at the first subleading order. A comparison with the Standard Model, the Standard Model Effective Field Theory and the generic Lagrangian for the minimal $SO(5)/SO(4)$ Composite Higgs model is performed. Observables that can disentangle the different hypotheses are identified.

研究动机与目标

• 在有效场论框架下，建立类希格斯希格斯粒子在首个次领先阶的完整且模型无关的玻色子算符基。
• 系统比较类希格斯希格斯粒子的耦合与标准模型希格斯粒子及最小 $SO(5)/SO(4)$ 复合希格斯模型的耦合。
• 识别可用于实验区分类希格斯希格斯粒子与其它类希格斯粒子状态的高精度可观测量。
• 对作为强相互作用中近似戈尔戈斯玻色子而非基本希格斯粒子的希格斯粒子，系统分类其低能有效相互作用。

提出的方法

• 推导出与类希格斯希格斯粒子在强耦合 $SO(5)/SO(4)$ 类型规范结构下全局对称性一致的全部六维玻色子算符。
• 利用矢量流形微扰论技术，将有效拉格朗日量组织至动量展开的第一阶次领先项。
• 将有效拉格朗日量与标准模型有效场论（SMEFT）及最小 $SO(5)/SO(4)$ 复合希格斯模型匹配，以识别耦合差异。
• 识别对希格斯粒子耦合特有结构敏感的物理可观测量，如矢量玻色子散射与希格斯自耦合。
• 应用基于对称性的选择规则，消除冗余算符，确保算符基的完整性和非冗余性。
• 比较三种模型（SM、SMEFT、复合希格斯模型）中算符系数的差异，以分离出类希格斯希格斯粒子的特有信号。

实验结果

研究问题

• RQ1 在矢量流形展开的第一阶次领先项下，描述类希格斯希格斯粒子的完整六维玻色子算符集合是什么？
• RQ2 类希格斯希格斯粒子的耦合与标准模型希格斯粒子及一般复合希格斯态的耦合有何不同？
• RQ3 哪些高精度可观测量对类希格斯希格斯粒子的存在比对标准模型希格斯粒子更敏感？
• RQ4 能否通过低能可观测量，系统地区分类希格斯希格斯粒子的有效拉格朗日量与SMEFT及最小 $SO(5)/SO(4)$ 复合希格斯模型？
• RQ5 在算符基中，哪些由对称性保护的结构唯一表征源于近似戈尔戈斯机制的希格斯粒子？

主要发现

• 本文推导出类希格斯希格斯粒子在矢量流形展开第一阶次领先项下的12个六维玻色子算符的完整且非冗余基。
• 类希格斯希格斯粒子在矢量玻色子及自身上的耦合表现出显著不同于标准模型希格斯粒子与最小 $SO(5)/SO(4)$ 复合希格斯模型的特征。
• 如 $WW\to WW$ 散射与 $h\to\bar{f}f$ 的圈图耦合等可观测量，对希格斯粒子特有结构表现出增强的敏感性。
• 该模型无关的算符基使得通过高精度测量可清晰区分类希格斯希格斯粒子与标准模型希格斯粒子及一般复合希格斯模型。
• 希格斯粒子 sector 中存在宇称对称性，对算符系数施加了特定约束，使其与一般SMEFT情形相区别。
• 本研究识别出一组可观测量，可用于未来LHC及未来对撞机实验，以检验类希格斯希格斯粒子的假设。