8 TeV LHC下125 GeV希格斯玻色子非标准衰变中轻玻色子的搜寻

在2017年发表于《Journal of High Energy Physics》(JHEP10)的一篇文章中，研究团队对在8 TeV质子-质子（pp）碰撞中标准模型下125 GeV希格斯玻色子（Higgs boson）的非标准模式衰变进行了深入探索。研究关注的是希格斯玻色子向一对轻玻色子的衰变，这些轻玻色子的质量范围被设定在5至62.5 GeV之间。实验由欧洲核子研究组织(CERN)的CMS实验组执行，数据集对应于19.7 fb^-1的综合亮度，这是在LHC质心能量为8 TeV时收集的。 研究人员着重分析了四种最终状态：四个τ轻子、两个μ子和两个b夸克，或者两个μ子和两个τ轻子的组合。实验目的是寻找这种罕见的希格斯玻色子衰变现象，然而，经过细致的分析，实验并未在数据中发现任何支持此类异常衰变的信号。因此，对几个可能的信号过程的交叉截面（cross-section）与分支比（branching fraction）乘积设置了上界，以量化其存在可能性。 此外，这项研究还对比了实验结果与两种双希格斯双胞胎模型（Two-Higgs Doublet Models, 2HDM）的预测，特别是那些包含额外标量单重态的模型。这样的比较有助于进一步理解希格斯粒子的性质和潜在的新物理现象。通过对现有理论框架的测试，这项工作对于拓展我们对希格斯玻色子及粒子物理学基本原理的理解具有重要意义。 这项研究不仅提供了对125 GeV希格斯玻色子非标准衰变的严格限制，也为未来的实验设计和理论模型的发展提供了有价值的数据基础。通过不断探索和排除异常现象，科学家们持续逼近自然界的奥秘，验证着标准模型的适用性和可能存在的新物理领域的边界。