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Can a pseudoscalar with a mass of 365 GeV in two-Higgs-doublet models explain the CMS [formula omitted] excess?
Physics Letters B ( IF 4.3 ) Pub Date : 2024-11-08 , DOI: 10.1016/j.physletb.2024.139121 Chih-Ting Lu, Kingman Cheung, Dongjoo Kim, Soojin Lee, Jeonghyeon Song
Physics Letters B ( IF 4.3 ) Pub Date : 2024-11-08 , DOI: 10.1016/j.physletb.2024.139121 Chih-Ting Lu, Kingman Cheung, Dongjoo Kim, Soojin Lee, Jeonghyeon Song
We investigate the recently reported t t ¯ excess by the CMS Collaboration within the framework of conventional Two-Higgs-Doublet Models (2HDMs). Considering all four types (I, II, X, and Y), we perform a comprehensive parameter space scan using the best-fit values for a pseudoscalar boson A : M A = 365 GeV, Γ A / M A = 2 % , and tan β = 1.28 . Theoretical requirements and experimental constraints are systematically applied, including conditions from a bounded-below scalar potential, vacuum stability, unitarity, perturbativity, Flavor-Changing Neutral Currents (FCNCs), and direct searches at high-energy colliders. Our analysis shows that perturbativity imposes upper bounds of around 723 GeV on M H ± and M H . FCNC constraints exclude all viable parameter space in Types II and Y, while a small region persists in Types I and X, but this region is ultimately ruled out by recent t t ¯ Z measurements by the ATLAS and CMS Collaborations at the LHC. We conclude that conventional 2HDMs alone cannot accommodate a pseudoscalar boson that explains the observed t t ¯ excess within viable parameter space. However, incorporating toponium effects in the background fit could potentially alter this conclusion.
中文翻译:
在两个 Higgs-doublet 模型中,质量为 365 GeV 的伪标量能否解释 CMS [公式省略] 过量?
我们调查了 CMS 合作在传统双 Higgs-Doublet 模型 (2HDM) 框架内最近报告的 tt ̄ 过量。考虑到所有四种类型(I、II、X 和 Y),我们使用伪标量玻色子 A 的最佳拟合值进行全面的参数空间扫描:MA=365 GeV,ΓA/MA=2%,tanβ=1.28。系统地应用了理论要求和实验约束,包括来自有限下标量势、真空稳定性、幺正性、扰动率、风味变化中性电流 (FCNC) 的条件,以及对高能对撞机的直接搜索。我们的分析表明,微扰度对 MH± 和 MH 施加的上限约为 723 GeV。FCNC 约束排除了 II 型和 Y 型中所有可行的参数空间,而 I 型和 X 型中仍然存在一个小区域,但该区域最终被 LHC 的 ATLAS 和 CMS 合作最近的 tt ̄Z 测量排除了。我们得出结论,传统的 2HDM 本身无法容纳一个伪标量玻色子,该玻色子可以解释在可行参数空间内观察到的 tt ̄ 过量。然而,在背景拟合中加入地层效应可能会改变这一结论。
更新日期:2024-11-08
中文翻译:
在两个 Higgs-doublet 模型中,质量为 365 GeV 的伪标量能否解释 CMS [公式省略] 过量?
我们调查了 CMS 合作在传统双 Higgs-Doublet 模型 (2HDM) 框架内最近报告的 tt ̄ 过量。考虑到所有四种类型(I、II、X 和 Y),我们使用伪标量玻色子 A 的最佳拟合值进行全面的参数空间扫描:MA=365 GeV,ΓA/MA=2%,tanβ=1.28。系统地应用了理论要求和实验约束,包括来自有限下标量势、真空稳定性、幺正性、扰动率、风味变化中性电流 (FCNC) 的条件,以及对高能对撞机的直接搜索。我们的分析表明,微扰度对 MH± 和 MH 施加的上限约为 723 GeV。FCNC 约束排除了 II 型和 Y 型中所有可行的参数空间,而 I 型和 X 型中仍然存在一个小区域,但该区域最终被 LHC 的 ATLAS 和 CMS 合作最近的 tt ̄Z 测量排除了。我们得出结论,传统的 2HDM 本身无法容纳一个伪标量玻色子,该玻色子可以解释在可行参数空间内观察到的 tt ̄ 过量。然而,在背景拟合中加入地层效应可能会改变这一结论。