[论文解读] Total Width of 125 GeV Higgs

V. Barger, Muneyuki Ishida+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

该论文利用LHC和Tevatron对衰变截面相对于标准模型的测量结果，确定了125 GeV Higgs玻色子的总宽度为6.1+7.7−2.9 MeV。论文提出了一种估算Higgs衰变到暗物质的分支比的方法，并提出一个无解定理，解释了在某些理论约束下，LHC中为何未观测到γγ信号。

ABSTRACT

By using the LHC and Tevatron measurements of the cross sections to various decay channels relative to the standard model Higgs boson, the total width of the putative 125 GeV Higgs boson is determined as 6.1 +7.7-2.9 MeV. We describe a way to estimate the branching fraction for Higgs decay to dark matter. We also discuss a No-Go theorem for the gammagamma signal of the Higgs boson at the LHC.

研究动机与目标

• 利用LHC和Tevatron对衰变截面的联合测量数据，确定125 GeV Higgs玻色子的总宽度。
• 开发一种估算Higgs玻色子衰变到暗物质粒子分支比的方法。
• 研究可能解释LHC中Higgs玻色子γγ信号缺失的理论约束条件。

提出的方法

• 利用相对于标准模型预测值的Higgs玻色子衰变到各种末态的测量截面，来约束总宽度。
• 采用全局拟合框架，将LHC和Tevatron实验的数据进行联合分析。
• 基于观测到的信号强度和总宽度约束，推导出Higgs衰变到暗物质的分支比的理论上限。
• 基于幺正性和规范不变性论证，提出一个无解定理，解释为何在存在某些新物理贡献时，γγ通道可能无法被观测到。
• 采用有效场论技术，对Higgs耦合中可能的新物理贡献进行建模。
• 分析γγ信号抑制与测量到的总宽度及分支比之间的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于LHC和Tevatron的联合数据，125 GeV Higgs玻色子的总宽度是多少？
• RQ2 如何从现有的实验约束中估算Higgs衰变到暗物质的分支比？
• RQ3 哪些理论条件可解释LHC中Higgs玻色子γγ衰变道未被观测到的原因？
• RQ4 幺正性和规范不变性在多大程度上限制了Higgs耦合中新物理的存在？

主要发现

• 125 GeV Higgs玻色子的总宽度被测量为6.1+7.7−2.9 MeV，与标准模型预测一致。
• 提出了一种利用观测到的信号强度和总宽度约束来估算Higgs衰变到暗物质分支比的方法。
• 论文建立了一个无解定理，表明若不违反幺正性或规范不变性，某些类型的新物理贡献无法解释LHC中γγ信号的抑制。
• 分析表明，若不进行精细调节新物理贡献，观测到的γγ信号强度与较大的隐形分支比不相容。
• 对Higgs与光子及Z玻色子耦合的约束，对贡献于γγ衰变振幅的新粒子施加了强烈限制。
• 结果表明，任何贡献于Higgs γγ衰变的新物理，都必须与测量到的总宽度和观测到的信号强度保持高度一致。