Higgs粒子与新物理模型

In this project, we will study the properties of 125 GeV Higgs and exotic Higgses, and examine the correlations between the Higgs and dark matter etc. First, we will study the lower bound of the light CP-even Higgs mass of Type-II 2HDM which has different results from different research groups, and how to detect such light CP-even Higgs at the collider. Besides, considering the implications of muon g-2, Higgs data etc, we will study the signal and background of the light pseudoscalar in various types of 2HDMs at the collider. We will study the dark matter models in which the Higgs mediates the interaction of dark matter, and further leads to the isospin-violating dark matter-nucleon coupling. In addition to the constraints from the experimental data of Higgs, dark matter etc, we will analyze the signal and background of the Higgs as mediator and dark matter at the collider. Also, using the Higgs, dark matter, and flavor observables, we will examine the littlest Higgs model with T-parity which has the off-diagonal coupling between mirror fermion and SM fermion. Finally, we will pay particular attention to the update of Higgs data, and study the properties of 125 GeV Higgs in several typical new physics models in detail.

本项目研究125 GeV Higgs、奇异Higgs的性质以及与暗物质等物理之间的关联。我们先研究Type-II双Higgs二重态模型（2HDM）中轻CP-even Higgs粒子的质量下限，纠正当前研究的混乱，并进一步研究如何在对撞机上探测如此轻的CP-even Higgs。我们还将结合缪子反常磁矩、Higgs粒子等实验限制，研究各种2HDM中轻赝标量粒子在对撞机上的信号与背景。我们也将对Higgs粒子作为媒介子且导致暗物质与核子耦合同位旋破缺的暗物质模型开展研究，如Higgs粒子和暗物质实验数据的限制，特别是作为媒介子的Higgs粒子和暗物质在对撞机上的信号与背景。另外，我们将结合Higgs粒子、暗物质及味物理可观测量检验具有T-宇称的littlest Higgs模型。我们也将密切关注Higgs数据的更新，对几种经典的新物理模型中125 GeV Higgs粒子进行深入研究。

本项目的主要研究内容可以归纳为三个方面。首先是LHC上Higgs粒子实验与新物理模型：我们按计划密切跟踪LHC上Higgs粒子的实验数据，应用125GeV Higgs粒子信号数据、寻找额外Higgs粒子的实验数据、精确电弱测量数据以及味物理等观测量，检验了双Higgs二重态模型中Higgs粒子的性质。发现type II双Higgs二重态模型的大部分参数空间被排除掉，特别是125GeV Higgs粒子具有wrong sign Yukawa耦合的情形，存活的参数之间存在较强的关联；我们还假定type II双Higgs二重态模型中存在两个简并的125GeV Higgs粒子，详细研究了Higgs粒子对产生过程的信号与背景。接下来的研究内容是围绕轻子反常磁矩与Higgs粒子：我们发现lepton specific双Higgs二重态模型只能在赝标量粒子质量低于44GeV的参数空间内解释缪子反常磁矩，且质量在14GeV和25GeV之间的参数空间内，该模型可以同时实现强一阶相变；具有缪子和陶子味破坏耦合的额外Higgs二重态场可以同时解释缪子反常磁矩和陶子衰变轻子味普适性破坏数据超出，重CP-even Higgs粒子的质量被要求大于560GeV；我们提出了lepton-specific inert双Higgs二重态模型，能够同时解释缪子反常磁矩、电子反常磁矩、以及陶子衰变轻子味普适性破坏数据超出；基于缪子反常磁矩、 R(D)和R(D*）超出，提出一种在LHC上探测轻赝标量粒子的方法。最后的研究内容是暗物质与Higgs粒子：在具有标量暗物质的type II双Higgs二重态模型中，我们首先假定具有wrong sign Yukawa耦合的125GeV Higgs粒子传递暗物质相互作用，由于125GeV Higgs粒子信号数据和暗物质剩余密度之间的矛盾，质量小于50GeV的暗物质被排除了。对于质量在65GeV和78GeV之间的暗物质，直接探测实验数据要求暗物质与核子的相互作用有恰当的同位旋破坏；当选取重CP-even Higgs粒子为125GeV Higgs粒子，轻CP-even Higgs粒子传递暗物质相互作用，且一对暗物质质量略低于轻CP-even Higgs粒子质量时，质量低于50GeV的暗物质是被允许的。