Naturalness in the dark at the LHC

被引:216
作者
Craig, Nathaniel [1 ]
Katz, Andrey [2 ,3 ,4 ,5 ]
Strassler, Matt [5 ]
Sundrum, Raman [6 ]
机构
[1] Univ Calif Santa Barbara, Dept Phys, Santa Barbara, CA 93106 USA
[2] CERN, Div Theory, CH-1211 Geneva 23, Switzerland
[3] Univ Geneva, Dept Theoret Phys, CH-1211 Geneva 4, Switzerland
[4] Univ Geneva, CAP, CH-1211 Geneva 4, Switzerland
[5] Harvard Univ, Dept Phys, Cambridge, MA 02138 USA
[6] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA
来源
JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS | 2015年 / 07期
基金
美国国家科学基金会;
关键词
Nonperturbative Effects; Global Symmetries; Effective field theories; HIGGS; BREAKING;
D O I
10.1007/JHEP07(2015)105
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
We revisit the Twin Higgs scenario as a "dark" solution to the little hierarchy problem, identify the structure of a minimal model and its viable parameter space, and analyze its collider implications. In this model, dark naturalness generally leads to Hidden Valley phenomenology. The twin particles, including the top partner, are all Standard-Model-neutral, but naturalness favors the existence of twin strong interactions-an asymptotically-free force that confines not far above the Standard Model QCD - scale and a Higgs portal interaction. We show that, taken together, these typically give rise to exotic decays of the Higgs to twin hadrons. Across a substantial portion of the parameter space, certain twin hadrons have visible and often displaced decays, providing a potentially striking LHC signature. We briefly discuss appropriate experimental search strategies.
引用
收藏
页数:49
相关论文
共 98 条
[1]   Measurement of Higgs boson production in the diphoton decay channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector [J].
Aad, G. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Abreu, R. ;
Abulaiti, Y. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adye, T. ;
Agatonovic-Jovina, T. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahmadov, F. ;
Aielli, G. ;
Akerstedt, H. ;
Akesson, T. P. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alberghi, G. L. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Alconada Verzini, M. J. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Alimonti, G. ;
Alio, L. ;
Alison, J. ;
Allbrooke, B. M. M. ;
Allison, L. J. ;
Allport, P. P. ;
Aloisio, A. ;
Alonso, A. ;
Alonso, F. ;
Alpigiani, C. .
PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (11)
[2]  
Aad G, 2014, J HIGH ENERGY PHYS, DOI 10.1007/JHEP11(2014)056
[3]  
Aad G, 2015, J HIGH ENERGY PHYS, DOI 10.1007/JHEP01(2015)069
[4]   Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector [J].
Aad, G. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Abreu, R. ;
Abulaiti, Y. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adye, T. ;
Agatonovic-Jovin, T. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahmadov, F. ;
Aielli, G. ;
Akerstedt, H. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alberghi, G. L. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Verzini, M. J. Alconada ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Alimonti, G. ;
Alio, L. ;
Alison, J. ;
Allbrooke, B. M. M. ;
Allison, L. J. ;
Allport, P. P. ;
Aloisio, A. ;
Alonso, A. ;
Alonso, F. ;
Alpigiani, C. .
PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (01)
[5]   Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC [J].
Aad, G. ;
Abajyan, T. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Abulaiti, Y. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Agatonovic-Jovin, T. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Alconada Verzini, M. J. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alio, L. ;
Alison, J. ;
Allbrooke, B. M. M. ;
Allison, L. J. ;
Allport, P. P. .
PHYSICS LETTERS B, 2013, 726 (1-3) :88-119
[6]   Triggers for displaced decays of long-lived neutral particles in the ATLAS detector [J].
Aad, G. ;
Abajyan, T. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Abulaiti, Y. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Alconada Verzini, M. J. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. ;
Allbrooke, B. M. M. ;
Allison, L. J. ;
Allport, P. P. .
JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2013, 8
[7]   Search for displaced muonic lepton jets from light Higgs boson decay in proton-proton collisions at √s=7 TeV with the ATLAS detector [J].
Aad, G. ;
Abajyan, T. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Acerbi, E. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adragna, P. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Aharrouche, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akdogan, T. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alam, M. S. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. .
PHYSICS LETTERS B, 2013, 721 (1-3) :32-50
[8]   A search for prompt lepton-jets in pp collisions at √s=7 TeV with the ATLAS detector [J].
Aad, G. ;
Abajyan, T. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Khalek, S. Abdel ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdinov, O. ;
Aben, R. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Adomeit, S. ;
Adragna, P. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Agustoni, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. ;
Allbrooke, B. M. M. ;
Allison, L. J. ;
Allport, P. P. ;
Allwood-Spiers, S. E. .
PHYSICS LETTERS B, 2013, 719 (4-5) :299-317
[9]   Search for a Light Higgs Boson Decaying to Long-Lived Weakly Interacting Particles in Proton-Proton Collisions at √s=7 TeV with the ATLAS Detector [J].
Aad, G. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdesselam, A. ;
Abdinov, O. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
AbouZeid, O. S. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Acerbi, E. ;
Acharya, B. S. ;
Adamczyk, L. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Aderholz, M. ;
Adomeit, S. ;
Adragna, P. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Aharrouche, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akdogan, T. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Akiyama, A. ;
Alam, M. S. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. ;
Aliyev, M. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 108 (25)
[10]   Search for displaced vertices arising from decays of new heavy particles in 7 TeV pp collisions at ATLAS [J].
Aad, G. ;
Abbott, B. ;
Abdallah, J. ;
Abdelalim, A. A. ;
Abdesselam, A. ;
Abdinov, O. ;
Abi, B. ;
Abolins, M. ;
Abramowicz, H. ;
Abreu, H. ;
Acerbi, E. ;
Acharya, B. S. ;
Adams, D. L. ;
Addy, T. N. ;
Adelman, J. ;
Aderholz, M. ;
Adomeit, S. ;
Adragna, P. ;
Adye, T. ;
Aefsky, S. ;
Aguilar-Saavedra, J. A. ;
Aharrouche, M. ;
Ahlen, S. P. ;
Ahles, F. ;
Ahmad, A. ;
Ahsan, M. ;
Aielli, G. ;
Akdogan, T. ;
Akesson, T. P. A. ;
Akimoto, G. ;
Akimov, A. V. ;
Akiyama, A. ;
Alam, M. S. ;
Alam, M. A. ;
Albert, J. ;
Albrand, S. ;
Aleksa, M. ;
Aleksandrov, I. N. ;
Alessandria, F. ;
Alexa, C. ;
Alexander, G. ;
Alexandre, G. ;
Alexopoulos, T. ;
Alhroob, M. ;
Aliev, M. ;
Alimonti, G. ;
Alison, J. ;
Aliyev, M. ;
Allport, P. P. ;
Allwood-Spiers, S. E. .
PHYSICS LETTERS B, 2012, 707 (05) :478-496