通过 Higgs 门户的标量衰变为介子

在粒子物理标准模型（SM）的扩展中，来自隐扇区的轻标量可通过与 SM Higgs 玻色子混合而与已知粒子相互作用。若标量质量为 GeV 量级，此耦合诱导标量衰变为轻强子，并饱和标量宽度。对轻标量的搜寻已在许多进行中的实验开展，并为下一代项目所规划。应用色散关系将标量衰变为介子的衰变率领头阶估计改变了约百倍，表明强末态相互作用。这一微妙之处约三十年阻碍了从实验数据对模型参数的任何可靠推断。在本快报中，我们使用从中性介子的引力形状因子（提取自 $\gamma^*\gamma\to\pi^0\pi^0$ 过程分析）来估计标量衰变为双介子的夸克贡献。我们发现该估计有因子二的不确定性，并论证可能的胶子贡献为同阶。到介子的衰变率平滑衔接到对更重标量占主导的到胶子的衰变率。基于此发现，我们精炼了未来项目对标量-Higgs 混合的灵敏度。计算精度可通过类似分析 $\gamma^*\gamma\to K K$ 与 $\gamma^*\gamma\to\eta\eta$ 过程以及可能的如 $J/\psi\to\gamma+\pi\pi$ 衰变而进一步提高。