在 LHC 寻找不可见 Higgs 信号

尽管 LHC 近期发现类 Higgs 玻色子是迈向发现{\it 完整}标准模型 (SM) 极其重要且令人鼓舞的一步，但关于该态的当前信息并未排除超出标准模型 (BSM) 物理的可能性。事实上，当前数据仍可容纳 Higgs 衰变至具有“不可见”衰变产物通道的分支比的合理取值，而该通道在理论上也有充分动机。在本研究中，我们重新审视了在 LHC 两种能量选择（8 TeV 和 14 TeV）下，通过两种产生通道探测该不可见通道中 Higgs 的可能性；即矢量玻色子融合 (VBF) 和关联产生 ($ZH$)。在后一种情形中，我们考虑了 $Z$ 玻色子衰变为一对轻子以及一对 $b \bar b$。对于 VBF 通道，发现在两种能量下，直至不可见分支比 ${\cal B}r_{invis} \sim 0.80$，其灵敏度均超过 $5 \sigma$，对应亮度约为 $20/30 {\rm fb}^{-1}$。在 14 TeV 下，当亮度为 $300 {\rm fb}^{-1}$ 时，灵敏度进一步扩展至 ${\cal B}r_{invis} \sim 0.25$ 的值。然而，对于具有轻子末态的 $ZH$ 模式，其探测范围较为有限；在 8 TeV 计划亮度下约为 $3.5 \sigma$，仅在 14 TeV 下针对 $50 {\rm fb}^{-1}$ 达到 $8 \sigma$。尽管 $Z$ 衰变至 $b \bar b$ 通道的分支比远大于双轻子情形，但前者通道仅在使用喷注子结构和喷注聚类方法进行 $b$-喷注识别的高亮度选项（$300{\rm fb}^{-1}$）下，才能提供直至 ${\cal B}r_{invis} \gsim 0.75$ 的有效探测范围。