LHC中带中性希格斯玻色子衰变为τ⁺τ⁻的迎彩顶夸克相互作用

我们研究了在LHC中探测弱变中性希格斯（FCNH）相互作用的潜力。采用通用的两种希格斯双重模型（2HDM）来研究顶夸克衰变 $t \to c \phi^0$，其中 $\phi^0$ 为CP-正重中性标量（$H^0$）或CP-负赝量（$A^0$），随后该希格斯玻色子衰变为 $\tau^+\tau^-$。整个过程为 $pp \to t\bar{t} \to t c\phi^0 \to (bjj) (c\tau_{lep}\tau_{had}) +X$，当 $m_{\phi} > m_t -m_c$ 时，$t$ 或 $\bar{t}$ 变为虚粒子。$\tau_{lep}$ 和 $\tau_{had}$ 分别表示τ夸克夸克衰变（$\tau^\pm \to \ell^\pm$ + MET）和τ夸克夸克衰变（$\tau^\pm \to j_\tau$ + MET）。我们采用真实的选择标准对FCNH信号和主导物理背景进行 parton 级别的横截面评估。此外，我们使用 \textsc{MadGraph}、\textsc{Pythia}~8 和 \textsc{Delphes} 进行真实事件水平的蒙特卡罗模拟分析。由于希格斯玻色子衰变的τ在高度运动的情况下，τ的动量近似与τ本身的方向相同，因此采用共线近似，使$\tau_{lep}$ 和 $\tau_{had}$ 的动量大致在同一方向，从而实现希格斯玻色子质量的重构。克夸克的能量提供了额外的动力学变量，用于区分信号与背景。在对齐极限下，FCNH 对于重型希格斯玻色子（$H^0$ 和 $A^0$）的耦合不会被抑制 [$\lambda_{tcH} \propto \sin(\beta-\alpha) \approx 1$。我们研究了在LHC中探测重型中性希格斯玻色子的潜力，考虑LHC 能量为 $\sqrt{s} = 13$ TeV、13.6 TeV 和 14 TeV，发现高亮度LHC为从 $t \to c \phi^0$ 或 $t^* \to c \phi^0$ 发现更重的希格斯玻色子提供了巨大的前景。