Breite des Zerfalls des Higgs-Bosons in Dimyon

Es sind hauptsächlich Mess- und Detektorfehler, die die Breite in den von Ihnen gezeigten Diagrammen ausmachen. Der Monte Carlo simuliert die Detektorauflösung und faltet die theoretischen Werte ein, wenn er sagt, dass die Breite stimmt. Die tatsächliche Breite wird voraussichtlich viel kleiner sein.

Darin sehen wir, dass die reale Breite nur als Grenze durch die Experimente gegeben ist

Das CMS-Experiment ist der Festlegung am nächsten gekommen, indem es den Parameter mit 95%iger Sicherheit auf < 17 MeV beschränkt hat. Dieses Ergebnis ist etwa zwei Größenordnungen besser als frühere Grenzwerte: ein stärkerer Beweis dafür, dass dieses Boson wie das Higgs-Boson des Standardmodells aussieht.

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Für eine Higgs-Masse von ~125 GeV sagt das Standardmodell eine Higgs-Breite von ~4 MeV voraus. Ziemlich geringe Breite, insbesondere im Vergleich zu seinen Landsleuten, den W- und Z-Bosonen (mit Breiten von ~2 GeV bzw. ~2,5 GeV). Vor diesem neuen Ergebnis lag die beste Grenze für die Higgs-Breite unter 3,4 GeV, basierend auf direkten Messungen.

Sie waren also zu Recht verwirrt. Die Teilbreiten addieren sich zur Gesamtbreite , so hat man die Breite der unsichtbaren Neutrino-Zerfälle des Z gefunden, indem man summiert und von der Summe subtrahiert. Leptonische Maschinen haben viel bessere Genauigkeiten als hadronische. Deshalb wird der nächste Collider ein leptonischer sein, um das Higgs genau zu untersuchen und Abweichungen zum Standardmodell festzunageln. Hadronische Maschinen sind nur Entdeckungsmaschinen.

Die Zerfallsbreite eines Teilchens ist antiproportional zu seiner Lebensdauer. Betrachtet man die Teilbreite der$H \rightarrow \mu \mu$Zerfall, könnte man erwarten, dass die Lebensdauer des Higgs groß ist. Das wäre richtig, wenn das Higgs nur zu Myonen zerfallen könnte. Mit anderen Worten: Der Zerfall des Higgs in Myonen hat eine geringe Wahrscheinlichkeit (ein geringes Verzweigungsverhältnis). Das kommt daher, dass die Myonenmassen relativ klein sind, also auch die Kopplung des Higgs an die Myonen klein ist.

Wir können das auch anders sehen: Das Higgs ist schwer und es gibt keine Erhaltungsregeln, die seinen Zerfall verhindern würden, daher ist seine Lebensdauer sehr kurz. Eine kurze Lebensdauer bedeutet eine große Abklingbreite. Die Gesamtabklingbreite ergibt sich aus der Summe der Teilabklingbreiten:

Seit$\Gamma_H^{tot}$ist groß u$\Gamma_H^{\mu\mu}$klein ist, können wir (erneut) schließen, dass das Verzweigungsverhältnis zu Myonen klein ist.

In den schönen Diagrammen von ATLAS, die Sie zeigen, kann das Higgs in alles zerfallen, daher beobachten wir die große Zerfallsbreite, selbst wenn wir nur in das Myonenspektrum schauen.

Vielleicht lässt sich dies besser verstehen, wenn man die Heisenbergsche Unschärferelation verwendet. Da die Lebensdauer des Higgs kurz ist, ist seine Energie (Masse) nicht gut bekannt, es ist um seine wahre Masse herum verschmiert. Wenn es also zerfällt, wird auch die unveränderliche Masse der Zerfallsprodukte verschmiert, egal in welche Teilchen es zerfällt.