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未来 $e^+e^-$ 轻子对撞机上 125 GeV Higgs 玻色子的奇异衰变

高能物理 - 唯象学 2017-04-04 v2

摘要

发现 Higgs 玻色子的意外性质为阐明粒子物理中一些最深奥的谜题提供了引人入胜的机遇。Higgs 玻色子的 Beyond Standard Model (BSM) 衰变能够以直接的方式揭示新物理。未来作为 Higgs 工厂运行的正负电子轻子对撞机,包括 CEPC、FCC-ee 和 ILC,凭借干净的对撞机环境和巨大的数据量,能够极大提高搜索这些 BSM 衰变的灵敏度。在本工作中,我们对未来 e+ee^+e^- 轻子对撞机上的 Higgs 奇异衰变进行了一般性研究,重点关注具有强子末态和/或缺失能量的 Higgs 衰变,这对于大型强子对撞机的高亮度计划 (HL-LHC) 而言极具挑战性。我们表明,在伴随产生模式 e+eZHe^+e^-\rightarrow Z H 中,利用轻子衰变的旁观 ZZ 玻色子,通过简单的选择截断,可以对 Higgs 奇异衰变分支比达到 O(103105)O(10^{-3}\sim10^{-5}) 的限制。我们进一步讨论了探测器性能与 Higgs 奇异衰变之间的相互影响,以及奇异衰变的其他可能性。我们的工作是未来轻子对撞机上 Higgs 奇异衰变综合性研究的第一步,而这是 Higgs 物理的关键组成部分,值得进一步研究。

关键词

引用

@article{arxiv.1612.09284,
  title  = {Exotic decays of the 125 GeV Higgs boson at future $e^+e^-$ lepton colliders},
  author = {Zhen Liu and Lian-Tao Wang and Hao Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1612.09284},
  year   = {2017}
}

备注

23 pages, 12 figures, 3 tables; v2: minor updates, match published version on CPC