2HDM 对齐极限下重 Higgs 玻色子的衰变

观测到的 Higgs 玻色子的类标准模型（SM）耦合对任何扩展 Higgs 扇区的结构施加了强约束。我们考虑一个通用双 Higgs 二重态模型（2HDM）的理论性质和现象学含义。该模型构成了 SM 的一个简单且吸引人的扩展，其与类 SM Higgs 玻色子的观测和精确电弱可观测量一致，同时提供了潜在的 CP 破坏新来源。在本文中，我们聚焦于通用 2HDM 的所谓 Higgs 对齐极限，其中具有 SM Higgs 玻色子树级耦合的中性标量场 $H_1$ 是一个质量本征态，在场空间中与 Higgs 真空期望值方向对齐。2HDM 对齐极限下另外两个较重中性 Higgs 标量 $H_2$ 和 $H_3$ 的性质也得到了阐明。研究表明，对齐极限下 $H_2$ 和 $H_3$ 的耦合受到严格约束且相互关联。例如，在树能级精确对齐极限下，对于玻色子末态有 $\text{BR}(H_{2,3} \to W^+W^-, ZZ, H_1 Z) = 0$ 且 $\text{BR}(H^\pm \to W^\pm H_1) = 0$，而对于费米子末态有 $\Gamma(H_2 \to f\bar f)/\Gamma(H_3 \to f\bar f) \sim M_2/M_3$（其中 $M_\alpha$ 为 $H_\alpha$ 的质量）。在某些情况下，对齐极限的结果取决于对齐是否通过重标量态的退耦实现。特别地，在无退耦的精确对齐极限中 $\text{BR}(H_{2,3}\to H_1 H_1)=0$，而这些分支比在退耦区中非零。定义并讨论了可用于在 LHC 上检验对齐情形的可观测量。确定了偏离其精确对齐值的 Higgs 玻色子耦合至领头阶，并阐明了若干后果。