在 $e^+e^-$ 对撞机上通过 $ZH$ 产生搜寻暗光子

我们研究了在未来高能 $e^+e^-$ 装置上，伴随 Higgs $H\to \gamma \bar{\gamma}$ 衰变为一个光子加一个不可见且无质量的暗光子的 $ZH$ 联合产生过程。由于在特定条件下 Higgs 玻色子可能具有非退耦性质，以及暗区中未受抑制的暗光子耦合，允许有较大的 $H\to \gamma \bar{\gamma}$ 衰变率（分支比可达百分之几）。这种大衰变率可以在近期旨在自然解释观测到的费米子质量谱分布的味模型框架内获得。我们分析了观测 $e^+e^-\rightarrow ZH$ 过程随后 Higgs 半不可见衰变为一个光子加无质量不可见系统的实验前景。概述了轻子末态和强子末态（分别来自 $Z\rightarrow \mu^+\mu^-$ 和 $Z\rightarrow q\bar{q}$）的搜索策略。我们发现，在质心能量240 GeV、积分亮度10 ab$^{-1}$ 下，通过结合两个通道，可以对分支比 $BR_{\gamma\bar{\gamma}}\sim 3\times 10^{-4}$ 达到 $5\sigma$ 灵敏度。这比先前在轻子对撞机上研究的替代通道的相应灵敏度要好得多。该分析是模型无关的，其结果可直接应用于搜索任何 Higgs 两体衰变为一个光子加一个未探测到的轻粒子。