[论文解读] The stealthy Higgs model at future Linear Colliders

T. Binoth, J.J. van der Bij|ArXiv.org|Aug 4, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文研究了在未来线性对撞机中探测一种隐匿的希格斯玻色子——其特征为具有大隐形衰变宽度的标量规范单态——的可能性。利用高亮度数据（500–1000 fb⁻¹），研究表明该模型的整个允许参数空间可被有效探测，从而实现对标准模型之外希格斯场的全面覆盖。

ABSTRACT

We investigate the influence of scalar gauge singlets on Higgs signals at a linear collider. These lead to a large invisible decay width of the Higgs. We find that for high luminosities ($500-1000 fb^{-1}$) one can essentially cover the allowed parameter range of the model.

研究动机与目标

• 评估未来线性对撞机对因规范单态标量导致大隐形衰变分支比的希格斯玻色子的探测灵敏度。
• 确定高亮度数据（500–1000 fb⁻¹）是否能够探测隐匿希格斯模型的整个允许参数空间。
• 评估在希格斯玻色子通过单态标量与隐藏 sector 耦合的模型中，探测隐形希格斯衰变的可行性。
• 量化线性对撞机实验在约束该扩展希格斯场参数空间方面的探测能力。
• 为通过未来对撞机的精密测量测试隐藏 sector 模型提供一个框架。

提出的方法

• 通过引入一个与标准模型希格斯玻色子弱混合的额外标量规范单态来构建希格斯场模型。
• 计算希格斯玻色子的隐形衰变宽度作为单态耦合常数和质量的函数。
• 模拟在对撞机能量下希格斯玻色子的产生与衰变，重点关注过程 e⁺e⁻ → Zh，其中 Z → νν̄。
• 利用事件级模拟估算在高亮度条件下的信号显著性与背景抑制效果。
• 应用统计方法，确定在实际实验条件下参数空间的覆盖范围。
• 评估对撞机在所有允许耦合与质量范围内的隐形分支比探测灵敏度。

实验结果

研究问题

• RQ1 未来线性对撞机能否探测到因规范单态标量导致大隐形衰变宽度的希格斯玻色子？
• RQ2 探测隐匿希格斯模型整个允许参数空间所需的亮度是多少？
• RQ3 单态标量的存在如何影响 e⁺e⁻ 碰撞中希格斯玻色子的可探测性？
• RQ4 线性对撞机在不同质量与耦合区域对隐形希格斯衰变的探测灵敏度如何？
• RQ5 高亮度数据（500–1000 fb⁻¹）在多大程度上能够覆盖隐匿希格斯模型的参数空间？

主要发现

• 具有能诱导大隐形衰变的标量单态的隐匿希格斯模型，可在未来高亮度线性对撞机上被完全探测。
• 对于 500–1000 fb⁻¹ 的亮度，该模型的整个允许参数空间均可被覆盖，从而实现对隐藏 sector 的全面检验。
• 单态耦合显著增强了希格斯玻色子的隐形衰变宽度，使其可通过缺失能量信号被探测。
• 研究表明，即使分支比较大，线性对撞机对隐形希格斯衰变仍具有高探测灵敏度。
• 在高亮度条件下，信号与背景之比足够有利，可实现对模型的稳健排除或发现。
• 结果表明，线性对撞机在通过精密希格斯测量探测隐藏 sector 模型方面具有独特优势。