مقدمة

منذ اكتشاف بوزون هيغز بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت الشبيه بالنموذج القياسي في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) ، لا تزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة التي لا يقدم النموذج القياسي إجابات لها. فعلى سبيل المثال، تم العثور على كتلة هيغز عند مقياس الكهروضعيف، بينما يمكن أن تكتسب تصحيحات إشعاعية كبيرة جدًا قد تصل إلى مقياس بلانك أو مقياس التوحد الكبير ضمن النموذج القياسي، مما يؤدي إلى مشكلة التدرج الهرمي التي تتطلب ضبطًا دقيقًا غير مرغوب فيه. بالإضافة إلى ذلك، هناك أسئلة أخرى لم يتم الإجابة عنها مثل اختلاف كتل الفرميونات، وأصل انتهاك \(CP\) في قطاع الكواركات، وطبيعة المادة المظلمة وبيانات تذبذب النيوترينو .

يمتلك الجسيم المكتشف بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت خصائص هيغز الشبيه بالنموذج القياسي؛ ومع ذلك، لا يُعرف بعد ما إذا كان كسر التناظر الكهروضعيف يتم بواسطة مجال قياسي واحد أو أكثر. ففي العديد من امتدادات النموذج القياسي، يتحقق كسر التناظر الكهروضعيف عبر أكثر من مجال قياسي حيث تكتسب عدة مجالات قياسية قيم توقع فراغية غير منعدمة، ويكون الجسيم الشبيه بالنموذج القياسي مركبًا. من بين هذه الامتدادات، نموذج جورجي-ماتشاتشيك (GM) ، حيث يتحقق كسر التناظر الكهروضعيف بواسطة ثلاثة مجالات قياسية. بالإضافة إلى الزوجية القياسية للنموذج القياسي، يتضمن نموذج GM ثلاثيتين قياسيتين: واحدة معقدة وأخرى حقيقية، حيث يُحافظ على تناظر الحضانة العالمي \(SU(2)_V\) في الجهد القياسي بعد كسر التناظر الكهروضعيف. يُحدد فراغ الجهد القياسي في نموذج GM بحيث يكون معامل \(\rho\) ضمن النطاق المسموح به تجريبيًا ، حيث \[ \rho = \frac{g_{hWW}^{SM}}{g_{hZZ}^{SM} \cos^{2}\theta_{w}} = 1.00039 \pm 0.00019, \] مع \(g_{hWW}^{SM} = \frac{2 m_{W}^{2}}{\upsilon}\) و\(g_{hZZ}^{SM} = \frac{2 m_{Z}^{2}}{\upsilon}\)، حيث \(\upsilon = 246.22\,\textrm{GeV}\). يؤدي ذلك إلى طيف جسيمات قياسية يتكون من متعددات تحت تناظر الحضانة \(SU(2)_V\)، حيث تعطي الحالات الذاتية للكتلة خماسية (\(H_{5}\)) وثلاثية (\(H_{3}\)) وحالتين منفردتين CP-زوجية (\(\eta\) و\(h\)). في عملنا هذا، نعتبر فضاء المعاملات الذي يتوافق مع \(h = h_{125}\)، مع \(m_{\eta} > m_{h}\). ويجدر بالذكر أن هناك فضاء معاملات ممكن مثير للاهتمام في حالة \(m_{\eta} < m_{h}\)، حيث تظهر إشارات تصادمية مميزة .

نظرًا لإمكانية أن تكون اقترانات هيغز الشبيه بالنموذج القياسي مع البوزونات \(W\) و\(Z\) مختلفة بشكل ملحوظ عن قيم النموذج القياسي ، فإن نموذج GM قد يكون ذا أهمية فينومينولوجية كبيرة. بالإضافة إلى وجود جسيمات قياسية إضافية CP-فردية ومشحونة أحاديًا ومزدوجة الشحنة، يُعد نموذج GM معيارًا جيدًا للبحث عن جسيمات قياسية تتجاوز النموذج القياسي؛ وقد تم دراسته بشكل موسع في الأدبيات . في حد الانفصال ، تصبح جميع الجسيمات الإضافية ثقيلة وتقترب اقتراناتها مع هيغز الشبيه بالنموذج القياسي من القيم القياسية. بالإضافة إلى الفينومينولوجيا الغنية، تمت معالجة قضايا أخرى ضمن نموذج GM مثل كتلة النيوترينو ، والمادة المظلمة ، وقوة انتقال الطور الكهروضعيف .

تشير القياسات الحديثة وعمليات البحث السلبية في مصادم الهادرونات الكبير ، مثل قياسات العرض الكلي، ومعدلات الإشارة، والحدود العليا لمقاطع التفاعل الناتجة عن البحث عن رنينات جديدة، إلى إمكانية فرض قيود كبيرة على فضاء معاملات نموذج GM. على الرغم من أن النموذج يتضمن خماسية حضانة، فقد أُظهر أن عمليات البحث في LHC عن بوزونات هيغز المشحونة مرتين في قناة VBF \(H_{5}^{++} \to W^{+} W^{+}\) وإنتاج هيغز محايد عبر دريل-يان \(pp \to H_{5}^{0}(\gamma\gamma) H^{+}\) تفرض حدودًا مهمة على فضاء المعاملات ، بالإضافة إلى القيود غير المباشرة من عمليات الانتقال \(b \to s\) التي تستبعد جميع نقاط الاختبار ذات \(\upsilon_{\xi}\) الكبيرة . علاوة على ذلك، قد يسمح تركيب الجهد القياسي بوجود نقاط دنيا أخرى غير الفراغ الكهروضعيف قد تكسر الشحنة الكهربائية و/أو تناظر CP تلقائيًا. في حال وجود مثل هذه النقاط الدنيا، يجب ألا تكون أعمق من الفراغ الكهروضعيف، مما قد يؤثر على فضاء المعاملات المتوافق مع القيود السابقة. في ، أجرى المؤلفون تحليلًا شاملاً لفضاء معاملات النموذج وحصلوا على بعض الحدود على زوايا المزج وكتل الجسيمات الثقيلة وعروضها. ومع ذلك، نظرًا لأن القيود من عمليات الانتقال \(b \to s\) أُخذت بعين الاعتبار في ، وأن قياسات LHC المستخدمة لتقييد النموذج قد تم تحديثها بشكل كبير، فإن تحليلًا لفضاء المعاملات الكامل للنموذج أصبح ضروريًا. هنا، نهدف إلى دراسة تأثير جميع القيود ذات الصلة على النموذج من خلال إجراء مسح عددي شامل على كامل فضاء المعاملات.

في هذا العمل، نقدم مقدمة موجزة عن نموذج GM في القسم [sec:Model]، حيث نصف الجهد القياسي وطيف الكتل. في القسم [sec:WrM]، نناقش إمكانية وجود نقاط دنيا جديدة قد تكون أعمق من الفراغ الكهروضعيف. بعد تصنيف هذه النقاط الدنيا غير المرغوبة حسب التناظرات المحفوظة/المكسورة (CP والشحنة الكهربائية)، نعتبر الفراغ الكهروضعيف هو الأعمق كقيد جديد على النموذج. في القسم [sec:Constraints]، نناقش القيود النظرية والتجريبية المختلفة على النموذج مثل الوحدانية، واستقرار الفراغ، والعرض الكلي لانحلال هيغز ومعدلات الإشارة، واختبارات الدقة الكهروضعيفية، وانحلال هيغز إلى فوتونين. بالإضافة إلى ذلك، نأخذ في الاعتبار القيود الحديثة من ATLAS وCMS على الجسيم القياسي CP-الزوجي الثقيل \(\eta\) ومن عمليات البحث السلبية عن بوزونات هيغز المشحونة مرتين في قناة VBF \(H_{5}^{++} \to W^{+} W^{+}\)، وإنتاج هيغز محايد عبر دريل-يان \(pp \to H_{5}^{0}(\gamma\gamma) H^{+}\). نعرض نتائجنا العددية ومناقشتنا في القسم [sec:NA]، واستنتاجنا في القسم [sec:Conclusion].