$h\to 4\ell$ 的新机遇

希格斯衰变 $h\to 4\ell$ 凭借低背景和优异的分辨率，在发现希格斯玻色子及测量其质量方面发挥了重要作用。该通道当前的截断优化旨在通过电弱对称性破缺产生的主导树图级 $ZZ$ 贡献来发现希格斯玻色子。展望未来，该灵敏通道的主要目标之一是在树图级 $ZZ$“背景”之上探测其他希格斯耦合并寻找新物理。得益于这些小耦合与大树图级 $ZZ$ 贡献之间的干涉，$h\to 4\ell$ 衰变 uniquely 能够探测希格斯与 $\gamma\gamma$ 和 $Z\gamma$ 耦合的幅度\emph{和} CP 相位，并在较小程度上探测源于高维算符的 $ZZ$ 耦合。鉴于此，我们考察了放宽当前截断能在多大程度上提高灵敏度，同时计入主导的非希格斯连续谱 $q\bar{q}\to4\ell$ 背景。我们发现 $hZ\gamma$ 耦合的灵敏度提升最大（$\gtrsim 100\%$），其次是 $h\gamma\gamma$（$\gtrsim 40\%$），而高维 $hZZ$ 耦合的提升较小（几个百分点）。借助这些提升，我们表明对于 $h\gamma\gamma$，量级为标准模型值的耦合有望在 LHC 第二轮运行结束前被探测到，而对于 $hZ\gamma$ 则可能需等到高亮度 LHC 运行末期。因此，适当优化的 $h\to4\ell$ 分析可以补充希格斯到壳上 $\gamma\gamma$ 和 $Z\gamma$ 对的直接衰变，为直接获取这些耦合的 CP 性质提供独特机遇。