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缪子对撞机上的轻子数破坏希格斯衰变

Lepton Number Violation Higgs Decay at Muon Collider

Fa-Xin Yang, Feng-Lan Shao, Zhi-Long Han, Fei Huang, Yi Jin, Honglei Li

备注：
28 pages, 10 figures
发表信息：
JHEP09(2025)200
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AI总结：

该研究在I型跷跷板的标量单态扩展中分析缪子对撞机上$h/H$经重中性轻子产生的轻子数破坏衰变，给出3与10 TeV下的发现灵敏度及参数空间。

摘要：

本文考虑I型跷跷板机制的标量单态扩展，其中进一步引入了一个标量单态$S$和重中性轻子$N$。重中性轻子的马约拉纳质量项通过与标量单态的汤川相互作用产生，随后经由标量混合诱导出标准模型希格斯玻色子$h$和重希格斯玻色子$H$的轻子数破坏衰变。作为探索重中性轻子质量起源的一条途径，我们研究了TeV量级缪子对撞机上的轻子数破坏希格斯衰变特征。在TeV量级缪子对撞机上，希格斯玻色子的主要产生通道是通过矢量玻色子融合。因此，我们对信号过程$μ^+μ^-\toν_μ\barν_μh/H \toν_μ\barν_μNN$及其后续衰变$N \to μ^\pm jj$进行了详细分析，其中来自$W$玻色子衰变的两个喷注被视为一个胖喷注$J$。在积分亮度为$1(10)~\text{ab}^{-1}$时，3（10）TeV缪子对撞机能够在希格斯混合参数$\sinα>0.05(0.009)$的条件下发现轻子数破坏的标准模型希格斯衰变$h\toμ^\pmμ^\pm JJ$特征。同时，在3（10）TeV缪子对撞机上，当$m_H\lesssim1 (3)$ TeV且$\sinα\gtrsim0.03(0.005)$时，轻子数破坏的重希格斯衰变$H\toμ^\pmμ^\pm JJ$特征可以探测很大的参数空间。因此，轻子数破坏的标准模型希格斯衰变和重希格斯衰变特征在TeV量级缪子对撞机上都很有前景。

英文摘要：

In this paper, we consider the scalar singlet extension of type-I seesaw, where a scalar singlet $S$ and heavy neutral lepton $N$ are further introduced. The Majorana mass term of heavy neutral lepton is generated through the Yukawa interaction with the scalar singlet, which then induces the lepton number violation decays of SM Higgs $h$ and heavy Higgs $H$ via mixing of scalars. As a pathway to probe the origin of heavy neutral lepton mass, we investigate the lepton number violation Higgs decay signature at the TeV-scale muon collider. The dominant production channel of Higgs bosons at the TeV-scale muon collider is via vector boson fusion. So we perform a detailed analysis of the signal process $μ^+μ^-\to ν_μ\barν_μh/H \to ν_μ\barν_μNN $ followed by $ N \to μ^\pm jj$, where the two jets from $W$ boson decay are treated as one fat-jet $J$. With an integrated luminosity of $1(10)~\text{ab}^{-1}$, the 3 (10) TeV muon collider could discover the lepton number violation SM Higgs decay $h\to μ^\pmμ^\pm JJ$ signature for the Higgs mixing parameter $\sinα>0.05(0.009)$. Meanwhile, a large parameter space can be detected by the lepton number violation heavy Higgs decay $H\to μ^\pmμ^\pm JJ$ signature for $m_H\lesssim1 (3)$ TeV and $\sinα\gtrsim0.03(0.005)$ at the 3 (10) TeV muon collider. Therefore, the lepton number violation SM and heavy Higgs decay signatures are both promising at the TeV scale muon collider.

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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