暗 Z 玻色子与带电希格斯玻色子衰变

如果存在一个标准模型粒子为其单态的额外 U(1) 对称性，那么额外的规范玻色子与超荷规范玻色子之间可能会发生混合。这可能导致一种非常轻但耦合微弱的“暗”规范玻色子 $Z_d$，其质量为 O(1) GeV。如果 $Z_d$ 的质量完全来自希格斯单态，则称为暗光子；而如果存在第二个希格斯二重态，则称为暗 Z。我们研究了暗 Z 模型中的带电希格斯玻色子衰变。如果带电希格斯玻色子的质量在 90 GeV 到 170 GeV 之间，则其主要的二体衰变为 $H^+ \rightarrow \tau\ \nu\$ 和 $H^+ \rightarrow W^+ Z_d$。前者受到小 tau 质量平方和 $1/\tan^2 \beta$ 的抑制，而后者受到圈图和小混合角的抑制。我们发现，在大部分允许的参数空间内，$H^+ \rightarrow W^+ Z_d$ 将占主导地位。由于 $Z_d$ 经常衰变为轻子对，这导致（利用 Drell-Yan 对产生）$pp \rightarrow H^+H^- \rightarrow W^+ W^-$ 加上两个高度准直的“轻子喷注”。ATLAS 对轻子喷注的现有界限已接近限制部分参数空间，而利用 2012 年数据进行的专门搜索将大幅提高覆盖范围。