LHC中的750 GeV暗希格斯玻色子：暗区的启示

“Darksectorshiningthrough750GeVdarkHiggsbosonattheLHC”是一篇发表在PhysicsLettersB758(2016)205–211的文章，研究了大型强子对撞机（LHC）上750 GeV暗区希格斯玻色子的现象。 这篇文章探讨了一个假设的物理模型，该模型包含一个暗物质（Dark Matter，DM）区域，这个区域具有SU(3)C×U(1)Y×U(1)X的对称性结构，其中SU(3)C代表强相互作用，U(1)Y是弱相互作用的一部分，而新增的U(1)X是对称性则属于暗物质领域。这个模型中有三个暗费米子族，它们在暗U(1)X规范对称性下呈手性。暗物质由一个标量粒子X表示，它是标准模型（SM）中的单线态，不参与SM的基本粒子交互。 U(1)X暗对称性的自发破缺是通过暗希格斯场的非零真空期望值（VEV）实现的，这导致了暗费米子和一个被称为Z'的暗光子的质量生成。暗希格斯玻色子φ可以通过暗夸克（涉及三代）在LHC中被产生，并通过带电暗费米子的环形过程衰变成一对光子。值得注意的是，φ还可能衰变成一对暗光子，这一过程的衰变宽度可以达到约45 GeV，这使得它不受到当前LHC搜索pp→φ→Z'Z'后Z'衰变成SM费米子对的强烈限制。 文章指出，这样的暗希格斯玻色子φ的衰变宽度大，因为它能衰变成一对暗光子，而不只是SM粒子。这种特性使得φ的探测变得复杂，因为它可能不会产生标准模型粒子的直接信号。此外，文章提到，标量暗物质X能够实现热文物密度，这意味着它可以在宇宙早期通过与其它粒子的相互作用达到目前观测到的暗物质密度，而不会与直接探测实验的结果产生冲突，也不会导致不可见的φ衰变成一对DM。 这篇研究工作深入探讨了暗物质领域的一个具体模型，涉及到LHC中可能的暗物质信号和探测策略，以及暗物质粒子如何在宇宙学背景下产生和稳定。通过对暗希格斯玻色子φ的性质和衰变方式进行分析，研究人员尝试揭示暗物质与可见宇宙的可能联系，为理解宇宙中的暗物质提供了新的理论框架。