希格斯玻色子衰变中的激发态重夸克偶素产生

希格斯玻色子到重夸克偶素的稀有衰变通道为探索希格斯与重夸克的耦合提供了重要机会。我们在 NRQCD 框架下研究了希格斯玻色子到重夸克偶素的半排他衰变通道，即 $H^0\to |(Q\bar{Q^{\prime}})[n]\rangle+\bar{Q}Q^{\prime}$（$Q^{(\prime)}=c~\text{or}~b$ 夸克）。除低能级 Fock 态 $|(Q\bar{Q'})[1S]\rangle$ 的贡献外，还研究了高能激发态 $|(Q\bar{Q'})[2S]\rangle$、$|(Q\bar{Q'})[3S]\rangle$、$|(Q\bar{Q'})[4S]\rangle$、$|(Q\bar{Q'})[1P]\rangle$、$|(Q\bar{Q'})[2P]\rangle$、$|(Q\bar{Q'})[3P]\rangle$ 和 $|(Q\bar{Q'})[4P]\rangle$ 的贡献。根据我们的研究，高能激发 Fock 态的贡献应被认真考虑。我们讨论了总衰变宽度关于不变质量和角度的微分分布，以及由非微扰强子非微扰矩阵元引起的不确定性。如果所有激发重夸克偶素态通过电磁或强子相互作用衰变到基态自旋单态，我们得到通过 $H^0$ 半排他衰变产生 $|(Q\bar{Q'})\rangle$ 夸克偶素的衰变宽度：对于 $|(b\bar{c})[n]\rangle$ 介子为 $25.10^{+11.6\%}_{-51.6\%}$ keV，对于 $|(c\bar{c})[n]\rangle$ 为 $3.23^{+0\%}_{-62.2\%}$ keV，对于 $|(b\bar{b})[n]\rangle$ 为 $2.36^{+0\%}_{-57.1\%}$ keV，其中不确定性由采用不同的非微扰势模型引起。在未来高能 LHC（$\sqrt{s}=27$ TeV）上，数值结果表明这些高能激发态可产生大量事例，这意味着人们也可以考虑在这些高能激发态通道中探索希格斯与重夸克的耦合性质，特别是对于粲偶素和底偶素。