来自 3HDM 的 LHC 暗物质信号

我们在一个三希格斯二重态模型（3HDM）中分析了大型强子对撞机（LHC）上暗物质（DM）的新信号，该模型中仅一个二重态获得真空期望值（VEV），从而保持 Z_2 宇称。另外两个二重态是惰性（inert）的且不获得 VEV，导致一个由 Z_2 控制的暗标量扇区，其中最轻的 CP 偶暗标量 H_1 是 DM 候选者。这导致次轻标量通过暗 CP 奇标量和带电标量的环诱导衰变 H_2 \to H_1 f \bar f（f=u,d,c,s,b,e,\mu,\tau）。这是 3HDM 的一个确凿信号，因为它在带一个惰性二重态的 2HDM 中是不允许的，并且预计在 H_2 与 H_1 质量接近时很重要。实际上，该特征可在类 SM 希格斯玻色子的级联衰变 h\to H_1 H_2\to H_1 H_1 f \bar f 中观测到，产生两个 DM 粒子和双轻子/双喷注，其中 h 由胶子-胶子融合（ggF）或矢量玻色子融合（VBF）产生。然而，该信号与树级通道 q\bar q\to H_1H_1Z^*\to H_1H_1f \bar f 竞争。我们设计了一些符合对撞机、DM 和宇宙学数据的基准点，并讨论了这些模式之间的相互作用。特别地，我们表明所得到的探测器特征 \Et\; f \bar f（其中 f \bar f 的不变质量远小于 m_Z）有可能在 Run 2 和 3 期间被提取。例如，H_2\to H_1\gamma^* 和 \gamma^*\to e^+e^- 情形将给出一个壮观的 QED 单举喷注信号。