高能与低能对撞机上的 Higgs-$\mu$-$\tau$ 耦合

在仅含一个 Higgs 二重态的标准模型 (SM) 中不存在树级味改变中性流 (FCNC)。若出于各种原因引入更多 Higgs 二重态，除非施加额外对称性，否则树级 FCNC 将不可避免。因此 FCNC 过程是探测超出标准模型 (BSM) 物理的绝佳探针。本文中，我们研究了由 Higgs-$\mu$-$\tau$ 顶点诱导的轻子味破坏 (LFV) 衰变过程 $h\rightarrow\mu\tau$ 与 $\tau\rightarrow\mu\gamma$。对于 $\tau\rightarrow\mu\gamma$，其分支比还与 $ht\bar{t}$、$h\tau^+\tau^-$ 和 $hW^+W^-$ 顶点相关。我们将 BSM 按 Higgs 耦合强度接近或远离 SM 分为两种情形。对于后者，我们以自发破缺的双 Higgs 二重态模型 (Lee 模型) 为例。我们考虑了来自 LHC 与 B 工厂近期数据的限制，发现这些测量给出的约束较弱。在 LHC Run II 上，$h\rightarrow\mu\tau$ 将被确认或对其分支比设定更严格的限制。相应地，对于一般选取的参数，$\textrm{Br}(\tau\rightarrow\mu\gamma)\lesssim\mathcal{O}(10^{-10}-10^{-8})$。对于正向情形，$\tau\rightarrow\mu\gamma$ 可在 SuperB 工厂、Super $\tau$-粲工厂及新 Z 工厂通过 $\mathcal{O}(10^{10})$ 的 $\tau$ 对样本被发现。未来对 $\textrm{Br}(h\rightarrow\mu\tau)$ 与 $\textrm{Br}(\tau\rightarrow\mu\gamma)$ 的测量将用于区分这两种情形，或对不同的 Higgs 耦合间关联设定严格限制，详见正文表 II。