探索LHC上的魅力夸克Yukawa耦合：h→c¯cγ通道分析

"LHC的魅力夸克汤河耦合：通过Higgs辐射衰变h→cc¯γ的探测分析" 在粒子物理学领域，大型强子对撞机（LHC）是探索宇宙最基本粒子和力的重要工具。这篇研究文章发表在《Physics Letters B》上，讨论了在LHC上检测魅力夸克（charm quark）与Higgs玻色子之间的Yukawa耦合的挑战以及可能的解决方案。Yukawa耦合是描述基本粒子与Higgs场相互作用的物理概念，对于理解粒子质量的起源至关重要。然而，由于标准模型（SM）中的背景噪音（尤其是h→bb¯过程）非常大，并且缺少有效的触发机制来识别h→cc信号，因此直接探测魅力夸克的Yukawa耦合非常困难。 作者Tao Han、Benjamin Nachman、Xing Wang等人提出了一种新的策略，即利用Higgs玻色子的辐射衰变h→cc¯γ来进行探测。在这种情况下，Higgs玻色子会衰变成一个魅力夸克对和一个光子。光子的存在不仅增加了信号的可识别性，还有助于降低背景噪声。通过实施改进的触发策略和应用机器学习技术，研究团队发现，在高光度LHC（HL-LHC）运行后，有可能达到约SM值8倍的耦合限制，这相当于2σ灵敏度下的探测水平。 HL-LHC是在现有LHC基础上提升亮度和碰撞率的升级版，这将显著增加收集到的数据量，从而提高探测罕见过程的可能性。尽管如此，如果探测器性能无显著提升，预期在更高的能量的强子对撞机上的搜索不会有显著改善。这项工作与HL-LHC上h→cc的直接和间接探测的其他预测相比较，并且它们之间存在互补性，这意味着不同的方法可以从不同角度提供对Yukawa耦合的洞察。 这项研究强调了在粒子物理实验中利用创新技术和策略来克服理论和实验挑战的重要性。通过h→cc¯γ的途径，研究人员能够开辟新的路径，以更深入地了解Higgs机制以及宇宙的基本粒子交互。这样的工作对于未来的粒子物理研究和LHC的升级计划具有重要意义，因为它可能揭示标准模型未涵盖的新物理现象。