越来越多的证据支持希格斯三重态

这篇论文的主要内容围绕在大型强子对撞机（LHC）上发现的希格斯玻色子，并探讨了可能存在的新希格斯玻色子及其对标准模型（SM）的扩展。以下是对论文的详细总结：

引言

论文首先介绍了标准模型（SM），这是描述自然界微观尺度下物质和相互作用的理论框架。SM包括强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。尽管SM在解释已知粒子和相互作用方面非常成功，但仍存在一些未解决的问题，例如物质-反物质不对称性。2012年，LHC发现了质量为125 GeV的希格斯玻色子，标志着SM的完成。然而，自那时起，尽管进行了大量的实验搜索，尚未发现新的基本粒子。

研究动机

论文指出，LHC上多轻子末态的多个过程指向一个新的希格斯玻色子，其质量在140 GeV到160 GeV之间，主要衰变为W玻色子。希格斯三重态的引入可以解释这些现象。希格斯三重态是对SM的简单且具有预测性的扩展，具有零超电荷。通过模拟和结合不同的双光子产生通道，论文在152 GeV处获得了4.3个标准差的显著性，这表明可能存在新的窄共振。

方法

研究使用了MadGraph5_aMC@NLO和Pythia8.3进行过程模拟，并使用Delphes进行ATLAS探测器的模拟。研究中构建了用于ΔSM的NLO UFO模型文件，利用FeynRules生成。通过对LHC的Run-2数据进行分析，研究者重新拟合了背景，并结合了ATLAS最近在Moriond会议上展示的结果。

结果

研究发现，152 GeV的希格斯信号在多个信号区域中表现出显著性。通过对双光子不变质量分布的分析，研究者观察到在152 GeV处的信号峰值。由于之前预测的质量范围，look-elsewhere效应可以忽略不计。这一发现为新的窄共振提供了最高的统计证据。

讨论

论文讨论了新希格斯玻色子可能对SM的影响。特别是，希格斯三重态场可以导致强的一阶相变，这可能与宇宙中的物质-反物质不对称性有关。然而，ΔSM模型本身不能解释额外的电荷-宇称（CP）对称性破坏，因此需要进一步扩展。论文建议的扩展模型是Δ2HDMS模型，其中SM不仅通过三重态，还通过一个单态和第二个双态进行扩展。

未来展望

论文指出，新的希格斯玻色子发现显著加强了未来粒子实验的物理学基础。未来的电子-正电子对撞机（如CEPC、CLIC、FCC-ee和ILC）可以精确测量三重态的带电组分，并确定SM希格斯的性质。此外，这些对撞机可以在干净的环境中产生大量顶夸克，以测试相关的多轻子异常，并澄清全球电弱拟合中对新物理的偏好，特别是W玻色子的质量。

结论

论文总结道，如果新希格斯玻色子的存在得到进一步证实，将推翻SM，为未来粒子对撞机的建设提供有力依据，并为理解SM已知缺陷开辟新途径。特别是，希格斯三重态场的引入可能与宇宙中的物质-反物质不对称性有关。

通过对LHC数据的深入分析和对希格斯三重态的引入，论文为可能存在的新希格斯玻色子提供了有力的证据，并为未来的研究指明了方向。