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arXiv 2403.16623hep-ph
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LHC寿命前沿下I型双希格斯二重态模型中轻标量的直接产生

Direct Production of Light Scalar in the Type-I Two-Higgs-Doublet Model at the Lifetime Frontier of LHC

Wei Liu, Lei Wang, Yu Zhang

备注：
14 pages+refs, 7 figures, to be published in PRD
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AI总结：

本研究针对I型2HDM大tanβ区域的轻长寿命赝标量A，分析LHC上多种电弱对产生过程在多个寿命前沿探测器的探测潜力，表明相关过程可突破现有限制覆盖一定参数空间。

摘要：

I型双希格斯二重态模型（2HDM）的大tanβ区域中，轻赝标量A可自然成为长寿命粒子（LLP）。我们聚焦于14 TeV LHC上由玻色子介导的电弱过程产生的H±A、HA和AA对，包括pp→W±/Z→H±/H A以及pp→h→AA过程。本文探讨了在FASER-2、FACET、MoEDAL-MAPP-2、MATHUSLA探测器中将A作为LLP探测的可能性。研究发现，对于所有考虑的过程，在0.2 GeV < m_A < 10 GeV范围内，FASER-2无法探测到任何参数空间。当130 < m_{H±} = m_H < 400 GeV时，对于pp→W±/Z→H±/Z A过程，FACET、MoEDAL-MAPP-2和MATHUSLA在m_A ≲ 3 GeV时可探测tanβ≲10^{4-6}的参数空间，在3 GeV ≲ m_A < 10 GeV时可探测tanβ≲10^{6-8}的参数空间；pp→h→AA过程可覆盖相似的参数空间。所有过程均能超越现有实验限制。

英文摘要：

A light pseudoscalar $A$ in the sufficient large $\tanβ$ region of type-I two-Higgs-doublet model (2HDM) can be naturally a long-lived particle (LLP). We focus on $H^{\pm}A$, $HA$ and $AA$ pair productions via the electroweak processes mediated by the bosons at the LHC, including $pp \rightarrow W^\pm/Z \rightarrow H^{\pm}/H A$ and $pp \rightarrow h \rightarrow AA$ at the 14 TeV LHC. The possibility of probing $A$ as a LLP at the FASER-2, FACET, MoEDAL-MAPP-2, MATHUSLA is discussed. We find that FASER-2 fails to probe any parameter space within 0.2 GeV $< m_A <$ 10 GeV for all the considered processes. For 130 $< m_{H\pm} = m_H <$ 400 GeV, FACET, MoEDAL-MAPP-2 and MATHUSLA can probe $\tan β\lesssim 10^{4-6}$ for $m_A \lesssim 3$ GeV, and $\tan β\lesssim 10^{6-8}$ for 3 GeV $\lesssim m_A <$ 10 GeV from $pp \rightarrow W^\pm/Z \rightarrow H^{\pm}/Z A$ processes. And $pp \rightarrow h \rightarrow AA$ process covers similar parameter space. All processes can surpass the current limits.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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