LHC中的3HDM暗物质信号探索

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"3HDM在LHC处发出暗物质信号" 在本文中,研究者们探讨了3-Higgs Doublet模型(3HDM)在大型强子对撞机(LHC)上产生暗物质(DM)信号的可能性。3HDM是一种扩展标准模型的理论框架,其中包含三个Higgs二重态,而不仅仅是一个。在这种特定的3HDM配置中,只有一对二重态获得真空期望值(VEV),而其他两个是惰性的,不参与VEV生成,这就保持了一个由Z 2对称性控制的暗标量扇区。 在这个模型中,最轻的CP即使标量H1被假定为暗物质的候选粒子。由于Z 2对称性,暗物质粒子H1与其他粒子的相互作用受到严格限制,主要通过一个中间的CP奇偶标量H2和带电标量进行。这些中间态允许H2衰变为H1以及标准模型(SM)粒子对,例如夸克(u, d, c, s, b)和轻子(e, μ, τ)。这种双峰衰变机制是3HDM的一个独特标志,因为它在只有两个惰性二重体的2HDM中是不允许的。 在LHC的实际环境中,这种暗物质信号可能会在类似SM的希格斯玻色子h的级联衰变中显现出来,即h→H1H2→H1H1ff。这里的h是由胶子-胶子融合(ggF)或矢量玻色子融合(VBF)产生的,随后H2衰变为两个H1和一对SM粒子。这个过程将导致四暗物质粒子的最终状态,同时伴随着双瘦子/双喷嘴的产生。然而,这个信号也会与树级通道qq¯→H1H1Z *发生竞争,后者也产生暗物质对和Z玻色子。 研究者还强调,当H2和H1的质量接近时,这种衰变过程特别显著,因为此时H2可以更有效地衰变为H1。文章中提到的研究团队包括来自墨西哥、芬兰、英国和波兰的物理学家,他们在2018年5月发布了这一研究成果。 通过这样的分析,科学家们不仅在理论层面深化了对3HDM的理解,也在实验层面上为LHC探测暗物质信号提供了新的视角。这种研究对于理解宇宙中的暗物质成分及其可能的相互作用方式具有重要意义,有助于未来LHC实验的策略制定和暗物质探测技术的发展。