13 TeV质子-质子碰撞中希格斯玻色子LFV衰变的最新限制

本研究论文探讨了在13 TeV质子-质子碰撞中对希格斯玻色子（Higgs boson）向轻子（leptons）风味μτ和eτ衰变的潜在违反现象进行的搜寻。这是基于2016年使用CMS（Compact Muon Solenoid）粒子探测器在CERN的LHC（Large Hadron Collider）上收集的35.9 femtobarn-1（fb-1）综合亮度数据，对应的对撞能量为13 TeV。标准模型（Standard Model, SM）预测下，没有观察到超出预期的显著信号。 实验结果显示，对于希格斯玻色子的μτ和eτ风味违反衰变分支比（branching fractions）的95%置信水平上限，分别是B(H→μτ) < 0.25% (理论期望值为0.25%) 和 B(H→eτ) < 0.61% (理论期望值为0.37%)。这些观测限制对于推断对角μτ和eτ Yukawa耦合（Yukawa interactions, 描述基本粒子之间相互作用的强度）具有重要意义。具体来说，95%置信水平下，得到的限制是： $$ \sqrt{|Y_{\mu\tau}|^2 + |Y_{\tau\mu}|^2} < 1.43 \times 10^{-3} $$ $$ \sqrt{|Y_{e\tau}|^2 + |Y_{\tau e}|^2} < 2.26 \times 10^{-3} $$ 这表明即使存在轻微的轻子风味违反，其效应也必须非常微弱，远低于当前实验的测量能力。这些限制不仅验证了SM在希格斯玻色子衰变中的预言，也为可能的物理新效应或理论模型提供了严格的约束，比如在超对称（Supersymmetry）或额外维度（Extra Dimensions）等扩展理论中可能存在的非标准希格斯机制。这项工作体现了高能物理学实验对基础粒子物理理论的精确检验，进一步推动了对新物理的探索。