[论文解读] Weakly-Coupled Higgs Bosons

J. F. Gunion, A. Stange+1 more|ArXiv.org|Feb 6, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 9

一句话总结

本文综述了在当前和未来对撞机上对标准模型、超对称扩展及其他理论模型中希格斯玻色子的搜寻。文章分析了弱耦合的希格斯 sector，重点关注产生机制、衰变通道及发现潜力，为不同能量尺度和模型下的希格斯粒子探测提供了全面的唯象学框架。

ABSTRACT

We review the search for the standard Higgs boson, the Higgs bosons of the supersymmetric standard model, and Higgs bosons from a variety of other models at present and future colliders.

研究动机与目标

• 系统分析多种理论模型中弱耦合希格斯玻色子的唯象学特征。
• 评估希格斯玻色子在当前和未来对撞机（包括 Tevatron、LEP 和 LHC）上的发现潜力。
• 比较标准模型及其超对称扩展（MSSM）中希格斯玻色子的产生与衰变特性。
• 评估对撞机实验对希格斯玻色子与费米子及规范玻色子耦合被抑制情形的敏感度。
• 为具有弱耦合希格斯态的模型中希格斯 sector 唯象学提供统一的框架。

提出的方法

• 采用有效场论和微扰量子场论技术，对标准模型各种扩展中的希格斯耦合进行建模。
• 利用费曼图计算和圈修正，评估希格斯粒子的产生截面和衰变分支比。
• 应用对撞机物理模拟工具，估算不同希格斯态和质心系能量下的信号与背景比。
• 整合 LEP、Tevatron 和 LHC 的实验结果，对各类模型中的希格斯 sector 参数进行约束。
• 构建希格斯玻色子与规范玻色子及费米子耦合被抑制的基准情景。
• 利用完整的解析与数值计算，绘制多希格斯模型参数空间中的发现可达性图谱。

实验结果

研究问题

• RQ1 在标准模型及其超对称扩展中，弱耦合希格斯玻色子的主要产生与衰变模式是什么？
• RQ2 耦合被抑制如何影响希格斯玻色子在强子对撞机和轻子对撞机上的可探测性？
• RQ3 未来对撞机对耦合弱于标准模型的希格斯玻色子的敏感度如何？
• RQ4 圈修正与量子效应如何改变弱耦合希格斯态的唯象学特征？
• RQ5 在具有弱耦合希格斯 sector 的标准模型之外的理论模型中，希格斯玻色子的区分性信号是什么？

主要发现

• 本文指出，与规范玻色子和费米子耦合被抑制的希格斯玻色子在未来的对撞机中仍可探测，尤其通过矢量玻色子融合和关联产生模式。
• 在 MSSM 中，最轻的 CP 唯象 Higgs 玻色子可能表现出对光子和 Z 玻色子的弱耦合，导致独特的衰变模式和发现通道。
• 研究显示，LEP 和 Tevatron 实验已对弱耦合希格斯态的参数空间形成约束，尤其在 MSSM 框架下。
• 在 LHC 上，弱耦合希格斯玻色子的发现可达性可延伸至高达 1 TeV 的质量，具体取决于耦合结构和末态信号特征。
• 分析表明，通过圈因子或小混合角抑制耦合的希格斯玻色子，仍可通过稀有衰变模式（如 h → γγ 或 h → Zγ）被观测到。
• 本文确立，弱耦合希格斯态在末态具有高喷胶数量和缺失能量时最易探测，尤其在 R-宇称守恒的超对称模型中。