Higgs-Boson-Produktion durch Positron-Elektron-Kollision

Das Elektron-Positron-Paar kann direkt ein Higgs-Boson produzieren, aber dieser Prozess wird stark unterdrückt, weil die Kopplung zwischen den Leptonen und dem Higgs proportional zur winzigen Masse ist$m_e$:

$$g_{\rm Hee}=-i\frac{ m_e}{v},$$ Wo $v\approx 246 \,\rm{GeV}.$

Auf der anderen Seite der Prozess$e^+ e^-\to H Z$ist wahrscheinlicher, weil die Kopplung zwischen$H$Und$Z$ist proportional zu der$W$Masse:

$$g_{\rm hZZ}^{\mu\nu}=i g \frac{M_W}{\cos^2\theta_W} g^{\mu\nu}.$$ Im letzteren Fall müssen wir auch den Verbreiter der berücksichtigen $Z$Boson, das einen Ordnungsunterdrückungsfaktor einführt $1/m_Z^2$, aber am Ende haben wir noch einen größeren Querschnitt.

Der$^*$Notation bedeutet in diesem Fall nicht aufgeregt, sondern "off shell" (dh virtuell oder mit der "falschen" Masse).

Am zweiten Scheitelpunkt der$Z^0$wird durch die Emission eines Higgs "auf die Schale" gebracht (beachten Sie jedoch, dass es in jedem Fall sehr schnell zerfällt).

Das Lepton-Paar kann direkt zum Higgs vernichten, aber das Ereignis ist experimentell identisch mit der Vernichtung von Photonen oder$Z^0$s (denn das, was eine Kopplung möglich macht, ist, dass beide Seiten kompatible Quantenzahlen haben, sodass (auf Baumebene) alle drei Möglichkeiten in sehr ähnliche Endzustände zerfallen).

Die abgebildete Reaktion ist aufgrund der On-Shell experimentell identifizierbar$Z$zerfällt in ein Leptonpaar mit einer Masse von 90 GeV und das Higgs zerfällt in eine begrenzte Auswahl von Endzuständen, die größtenteils rekonstruierbar sind und sich zur Higgs-Masse addieren.

Ein überraschender Teil der Collider-Physik dreht sich nicht so sehr darum, was passieren kann , sondern darum, was eindeutig nachgewiesen werden kann .

Abschließend würde ich diese Reaktion sicherlich nicht als „Zerfall“ bezeichnen.