在 LHC Run II 中识别轻的带电希格斯玻色子

我们分析了 CP 守恒的 2-希格斯双态模型（2HDM）I 型中轻希格斯玻色子 $h$ 的现象学含义，以探讨在大型强子对撞机（LHC）Run II 中探测带电 $H^\pm$ 态的前景，假设 $\sqrt{s}=13$ TeV 为能量，${\cal O}(100~{\rm fb}^{-1})$ 为亮度。当足够轻时，该 $h$ 态可以打开玻色子衰变道 $H^\pm \to W^{\pm(*)}h$，其分支比可能显著超过 $H^\pm \to \tau\nu$ 和 $H^\pm \to cs$ 道。我们对 2HDM I 型参数空间进行了广泛扫描，假设两个 CP 偶希格斯玻色子中较重的 $H$ 为观测到的类标准模型态，质量接近 125 GeV。通过这些扫描，我们突出了 $m_{H^\pm} < m_t +m_b$ 且仍与最新实验搜索限制一致的区域。在这些区域中，我们发现当 $H^\pm \to W^{\pm(*)}h$ 衰变模式占主导时，$h$ 可以是高度疏费米子的，在 $\gamma\gamma$ 道有相当大的衰变率。这可能导致 $\sigma(pp\to H^\pm h \to W^{\pm(*)} + 4\gamma)$ 过程的总截面达到 ${\cal O}(100~{\rm fb})$。因此，我们研究了在 LHC Run II 中观测这一壮观信号的可能性。