多光子特征作为探测扩展 Higgs sector 中 CP 破坏的探针

我们提出了一种具有四光子末态的新颖特征，通过 $f \bar{f} \to Z^* \to H_1H_2 \to 4 \gamma$ 过程探测 CP 破坏（CPV）的扩展 Higgs sector，其中 $H_{1,2}$ 为额外的中性 Higgs 玻色子。我们聚焦于近 Higgs 对齐情景，其中已发现的 Higgs 玻色子几乎对应于属于同位旋双重态场、具有真空期望值 $v \simeq 246$ GeV 的中性标量态。我们表明，当 Higgs 势中的 CPV 相位为 1 量级时，由于带电 Higgs 玻色子环的增强，$H_{1,2} \to \gamma \gamma$ 的分支比可同时达到可观大小。在考虑费米子避讳情景时，此类分支比可能尤其显著。作为一个简单示例，我们考虑一般两 Higgs 双重态模型，并证明在 Higgs 对齐极限下，受电偶极矩（EDM）和 LHC Run-II 数据约束，四光子过程的截面在 LHC 上可达 0.1 fb，且 $H_{1,2}$ 质量为几百 GeV。我们还说明，在高亮度 LHC 上对 EDM 和双光子共振的搜寻对探索 CPV 扩展 Higgs sector 起到互补作用。