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类轴粒子对Higgs衰变h→PZ和h→Pl~+l~-的贡献

安中元  
【摘要】:在大型强子对撞机上观察到质量约为125 GeV的粒子,它似乎就是标准模型预言的Higgs玻色子。当前和未来高能实验的主要目标之一是探测与此粒子相关的产生和衰变过程,这些过程会给出Higgs玻色子与费米子耦合、与规范玻色子耦合以及Higgs玻色子自耦合的信息。将测量结果与标准模型预言相比较,任何与标准模型预言之间的偏差都有可能是超出标准模型新物理的有价值信息。类轴粒子(ALP)是相对较轻的赝标量粒子,在标准模型规范群下是规范单态,出现在标准模型的许多扩展模型中。它可以解决强CP问题,或者作为标准模型与未知粒子之间相互作用的媒介粒子,也是整体阿贝尔对称性破缺的质Nambu-Goldstone玻色子。可以用含有5维算符的有效拉氏量描述ALP与费米子或规范玻色子之间的领头阶相互作用。在树级,5维算符无法描述hZa耦合,而5维费米圈图和7维树级算符可以给出hZa耦合。6维或更高维有效算符可以给出haa耦合。这些耦合的实验限制和唯象分析目前都有研究。我们利用模型无关的方法,并考虑目前实验对ALP的最新限制,计算了质量在1.5 GeV≤ma-mz范围内(在此质量区间的ALP可以解释μ反常磁矩的实验值与理论预言值的偏差)的ALP对Higgs玻色子稀有衰变h→PZ和h→Pl+l-的贡献(其中P=π0、η、η'、ηc和6)。研究结果表明在参数空间的大部分区域,ALP对这些衰变过程的贡献非常小;而ALP质量ma。近似等于介子质量mp时,贡献非常大。


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