在ATLAS Run 3中通过胶子-胶子融合在希格斯衰变中探测大质量不可见暗光子
Probing Massive Invisible Dark Photons in Higgs Decays via Gluon--Gluon Fusion at ATLAS Run 3
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中文总结 AI 辅助
本文重新解释ATLAS Run 3搜索，将希格斯衰变到光子和不可见暗光子的分支比上限推广到大质量暗光子，发现灵敏度随质量增大而下降。
中文摘要 AI 辅助
ATLAS合作组利用$\u221aS=13.6$ TeV下Run 3的$135~\mathrm{fb}^{-1}$质子-质子对撞数据，搜索了希格斯玻色子衰变为一个光子和缺失横向动量的过程。对于无质量不可见暗光子的基准衰变$H\to\gamma\gD$，ATLAS报告了分支比95%置信水平的观测（预期）上限为$1.4\\%$（$1.2\\%$）。我们重新解释了这一搜索，针对质量范围为$0\leq m_{\gD}\leq70~\gev$的大质量探测器不可见暗光子，重点关注通过胶子-胶子融合产生的希格斯玻色子。相对于无质量基准归一化的信号接受度，在$m_{\gD}\simeq40~\gev$之前几乎保持不变，但在50、60和70 GeV处分别降至0.888、0.736和0.524，因为光子$p_T$和横向质量谱移向分析阈值。利用已发表的无质量胶子-胶子融合产额进行归一化，我们得到了$\BR(H\to\gamma\gD)$的简化预期（观测）95%置信水平上限，从$m_{\gD}=30~\gev$时的$1.64\\%$（$1.76\\%$）到70 GeV时的$3.50\\%$（$3.75\\%$）。这些结果将ATLAS的解释扩展到质量不可见暗光子，并量化了在大暗光子质量下灵敏度的损失。
英文摘要
The ATLAS Collaboration has searched for Higgs-boson decays into a photon and missing transverse momentum using $135~\mathrm{fb}^{-1}$ of Run~3 proton--proton collision data at $\sqrt{s}=13.6~\mathrm{TeV}$. For the benchmark decay $H\toγ\gD$ with a massless invisible dark photon, ATLAS reports observed (expected) 95\% confidence-level limits of $1.4\%$ ($1.2\%$) on the branching fraction. We reinterpret this search for a massive detector-invisible dark photon with $0\leq m_{\gD}\leq70~\gev$, focusing on Higgs production through gluon--gluon fusion. \audit{The relative signal acceptance, normalized to the massless benchmark, remains nearly unchanged up to $m_{\gD}\simeq40~\gev$, but decreases to $0.888$, $0.736$, and $0.524$ at $50$, $60$, and $70~\gev$, respectively, as the photon-$p_T$ and transverse-mass spectra move toward the analysis thresholds.} Using the published massless gluon--gluon-fusion yield for normalization, we obtain simplified expected (observed) 95\% confidence-level limits on $\BR(H\toγ\gD)$ from $1.64\%$ ($1.76\%$) at $m_{\gD}=30~\gev$ to $3.50\%$ ($3.75\%$) at $70~\gev$. These results extend the ATLAS interpretation to massive invisible dark photons and quantify the resulting loss of sensitivity at large dark-photon mass.
发表机构
- Hubei Polytechnic University（湖北理工学院）
- Khalifa University of Science and Technology（哈利法大学）
- Federal Urdu University of Arts, Science and Technology（联邦乌尔都艺术、科学与科技大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
