标准模型下圈层级$H\to \ell^{+}\ell^{-} \gamma$末态轻子极化依赖可观测量分析

近期，CMS和ATLAS合作组公布了$H\rightarrow Z[\rightarrow \ell^{+}\ell^{-}]\gamma$（其中$\ell=e$或$\mu$）的结果，其中$H\rightarrow Z\gamma$是$H\rightarrow \ell^{+} \ell^{-} \gamma$的子过程。这一半轻子希格斯衰变包含圈诱导的共振过程$H\rightarrow Z[\rightarrow \ell^{+}\ell^{-}]\gamma$以及非共振贡献。为探究这些贡献给$H\rightarrow \ell^{+} \ell^{-} \gamma$带来的进一步特征，我们认为末态轻子的极化也是一个重要参数。我们表明，当考虑末态轻子极化时，共振项与非共振项干涉的贡献起重要作用，而在非极化轻子情形下该贡献可忽略。为此，我们计算了极化衰变率以及纵向（$P_L$）、法向（$P_N$）和横向（$P_T$）极化不对称性。我们发现这些不对称性纯粹来自圈贡献，并有助于进一步研究$H\rightarrow Z[\rightarrow \ell^{+}\ell^{-}]\gamma$衰变的共振与非共振性质。我们观察到，对于$\ell=e,\mu$，当末态轻子自旋为$-\frac{1}{2}$时，纵向衰变率在$m_{\ell\ell}\approx 60$GeV附近被高度压低，从而显著增大相应的轻子极化不对称性。此外，我们分析了另一可观测量——衰变率之比$R^{\ell\ell'}_{i\pm}$，其中$\ell$和$\ell'$指不同的末态轻子代。在HL-LHC和计划的$e^{+}e^{-}$对撞机上对这些可观测量的精确测量，不仅可为检验标准模型（SM）提供丰富途径，也可用于探查超出标准模型的可能新物理（NP）信号。