[论文解读] The Phenomenology of a Non-Standard Higgs Boson IN $W_{L}W_{L}$ Scattering

Vassilis Koulovassilopoulos, R. Sekhar Chivukula|Dec 21, 1993

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用 35

一句话总结

本文利用有效手征拉格朗日量框架，研究了在纵向W玻色子散射中非标准希格斯玻色子的唯象学。研究识别出一个与希格斯宽度相关的主导偏离参数，表明此类希格斯玻色子将在高能下对散射振幅产生可测量的修正，对未来强子对撞机（如LHC）的发现具有重要意义。

ABSTRACT

In this paper we consider the phenomenology of a ``non-standard'' Higgs Boson in longitudinal gauge-Boson scattering. First, we present a composite Higgs model (based on an $SU(4)/Sp\,(4)$ chiral-symmetry breaking pattern) in which there is a non-standard Higgs Boson. Then we explore, in a model-independent way, the phenomenology of such a non-standard Higgs by calculating the chiral logarithmic corrections to longitudinal gauge scattering. This calculation is done using the Equivalence theorem and the Higgs is treated as a scalar-isoscalar resonance coupled to the Goldstone Bosons of the \mbox{$SU(2)_{L} imes SU(2)_{R}/SU(2)_{V}$} chiral symmetry breaking. We show that the most important deviation from the one Higgs-doublet standard model is parameterized by one unknown coefficient which is related to the Higgs width. The implications for future hadron colliders are discussed.

研究动机与目标

• 探索非标准希格斯玻色子在纵向规范玻色子散射中的唯象学后果，超越最小标准模型。
• 将此类希格斯玻色子建模为标量-同位旋标量共振态，与SU(2)_L × SU(2)_R手征对称性自发破缺产生的戈戈莱斯玻色子耦合。
• 使用等效定理，以模型无关的方式计算有效理论中W_L W_L散射振幅的手征对数修正。
• 将标准模型的主导偏离参数化为与希格斯宽度相关的单一系数。
• 评估此类非标准希格斯效应在未来的强子对撞机（如LHC）中是否可探测。

提出的方法

• 基于SU(4)/Sp(4)手征对称性自发破缺构建复合希格斯模型，将复合尺度设为截断能标Λ。
• 使用包含未知系数ξ, ξ′, ξ′′的有效拉格朗日量(1)，描述希格斯玻色子与戈戈莱斯玻色子的耦合。
• 应用等效定理，将高能下纵向W玻色子散射与戈戈莱斯玻色子散射关联起来。
• 利用包含非标准希格斯玻色子的有效理论，计算W_L W_L散射振幅的一阶圈手征对数修正。
• 推导涉及曼德尔施塔姆变量的多对数函数和对数函数的圈积分的解析表达式。
• 将模型参数与物理可观测量（特别是希格斯宽度）关联，以分离出主导偏离参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 与标准模型相比，非标准希格斯模型中W_L W_L散射的手征对数修正有何不同？
• RQ2 在该非标准希格斯场景中，表征标准模型偏离的主导参数是什么？
• RQ3 希格斯宽度如何影响有效理论中的散射振幅？
• RQ4 未来强子对撞机在多大程度上可通过纵向规范玻色子散射区分非标准希格斯玻色子与标准模型希格斯玻色子？
• RQ5 希格斯自耦合及其高维耦合在何种程度上改变散射动力学？

主要发现

• 在W_L W_L散射中，与标准模型的最显著偏离由一个与希格斯宽度相关的未知系数唯一参数化。
• 散射振幅的手征对数修正主要由希格斯交换贡献，且对希格斯质量与耦合常数高度敏感。
• 包含系数ξ, ξ′, ξ′′的有效拉格朗日量(1)能够捕捉非标准希格斯玻色子的本质动力学，线性σ模型为其特例。
• 模型无关分析表明，希格斯宽度是决定散射振幅偏离程度的关键可观测量。
• 结果表明，未来强子对撞机（特别是LHC）可通过精确测量纵向规范玻色子散射，探测此类非标准希格斯效应。
• 涉及多对数函数和复对数函数的解析一阶圈积分对于完整计算振幅修正至关重要。