BBN for the LHC: Constraints on lifetimes of the Higgs portal scalars
Notice bibliographique
Résumé
LHC experiments can provide a remarkable sensitivity to exotic metastable massive particles, decaying with significant displacement from the interaction point. The best sensitivity is achieved with models where the production and decay occur due to different coupling constants, and the lifetime of exotic particles determines the probability of decay within a detector. The lifetimes of such particles can be independently limited from standard cosmology, in particular, the big bang nucleosynthesis (BBN). In this paper, we analyze the constraints on the simplest scalar model coupled through the Higgs portal, where the production occurs via $h\ensuremath{\rightarrow}SS$, and the decay is induced by the small mixing angle of the Higgs field $h$ and scalar $S$. We find that throughout most of the parameter space, $2{m}_{\ensuremath{\mu}}<{m}_{S}<{m}_{h}/2$, the lifetime of an exotic particle has to be less than 0.1 s, while below $2{m}_{\ensuremath{\mu}}$ it could grow to about a second. The strong constraints on lifetimes are induced by the nucleonic and mesonic decays of scalars that tend to raise the $n/p$ ratio. Strong constraints on lifetimes of the minimal singlet extensions of the Higgs potential are welcome news for the MATHUSLA proposal that seeks to detect displaced decays of exotic particles produced in the LHC collisions. We also point out how more complicated exotic sectors could evade the BBN lifetime constraints.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,015 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».