三希格斯双重态模型中的轻带电 Higgs 玻色子情形

在 QCD 次领头阶下，研究了 $B\to X_s\gamma$ 衰变率测量对三希格斯双重态模型 (3HDMs) 参数空间的约束，其中所有双重态均具有非零真空期望值。为了自然避免在树能级出现味变中性流，我们施加了两个软破缺的离散 $Z_2$ 对称性。这产生了五类在 Yukawa 耦合上不同的独立 3HDM。我们表明，在所有这些 3HDM（包括类 II 型 Yukawa 相互作用的情况）中，两个带电 Higgs 玻色子的质量 $m_{H_1^\pm}$ 和 $m_{H_2^\pm}$ 都可以小于顶夸克质量 $m_t$，同时符合来自 $B\to X_s\gamma$ 的约束。作为一个有趣的现象学后果，在五类 3HDM 中的两类（命名为 Type-Y 和 Type-Z）中，当它们的质量取为低于 $m_t$ 时，带电 Higgs 玻色子衰变到 $cb$ 末态的分支比可高达 $80\%$。这种轻带电 Higgs 玻色子情形提供了一种在 $Z_2$ 对称的两希格斯双重态模型中无法实现的 3HDM 标志特征。我们发现，在 Type-Y 和 Type-Z 3HDM 中，$90\,{\rm GeV}< m_{H^\pm_1}^{}\,, m_{H^\pm_2}^{}<m_t$ 的情形被 LHC 直接搜索排除，但在 Type-Y 3HDM 中，$80~\text{GeV}<m_{H_1^\pm}^{}<90~\text{GeV}$ 且 $90~\text{GeV}<m_{H_2^\pm}^{}<m_t$ 由于这些搜索对简并情形 $m_{H_1^\pm}\approx m_{W^\pm}$ 的灵敏度降低，而被 $B\to X_s\gamma$ 以及 LEP2、Tevatron 和 LHC 的直接搜索所允许。仅在其中一个或两个部分带电 Higgs 玻色子质量高于顶夸克质量的情形在 Type-Y 和 Type-Z 3HDM 中也自然被允许。