HL-LHC 上的共振重 Higgs 玻色子搜寻

在这项工作中，我们展示了搜寻重共振标量（$H$）和赝标量（$A$）的重要性。从当前的搜寻工作出发，我们对大型强子对撞机高亮度运行阶段中扩展标量区的搜寻做了展望。我们研究了三个最相关的搜寻通道，即 $H \to hh$、$H/A \to t\bar{t}$ 和 $b\bar{b}H/A$。在研究了共振双 Higgs 产生的多种末态后，我们发现 $b\bar{b}\gamma\gamma$（$\sigma(pp \to H \to hh) \in [81.27,14.45]$ fb，对应 $m_H \in [300,600]$ GeV，95\% C.L.）和 $b\bar{b}b\bar{b}$（$[5.4,2.5]$ fb，对应 $m_H \in [800,1000]$ GeV，95\% C.L.）通道限制最强。对于 $b\bar{b}H$ 通道，我们可以排除 $\sigma(pp \to b\bar{b}H) \in [22.2,3.7]$ fb（$m_H \in [300,500]$ GeV）。最后，我们以现象学最小超对称标准模型为例，施加各种当前约束和我们未来的直接搜寻限制，得到对 $m_A-\tan{\beta}$ 参数空间的强约束，其中 $m_A$ 和 $\tan{\beta}$ 分别为赝标量质量和两个 Higgs 二重态真空期望值之比。假设重 Higgs 玻色子仅衰变到标准模型（SM）态，我们发现 $H \to hh \to b\bar{b}\gamma\gamma$（$H \to t\bar{t}$）通道在 95\% CL 下排除低至 4 的 $\tan{\beta}$（$m_A \in [400,800]$ GeV）。当 $b\bar{b}H$ 通道占主导时，这一值放宽至约 $5.5$。若允许非 SM 衰变模式，限制会减弱。