Higgs-Messungen am LHC

Das Higgs-Boson wurde von CMS und ATLAS am LHC gemessen, aber ich habe mich gefragt, ob sie denselben Zerfallskanal verwendet haben, um es zu messen oder nicht (für mich wäre die Messung im letzteren Fall viel robuster). Als sie die Ergebnisse präsentierten, hatten beide außerdem 4.x σ , hat diese Signifikanz mit der Zeit nach ihrer Messung zugenommen (was ist die zuletzt für ihre Messungen gemeldete Signifikanz)?.

In Bezug auf die Arbeit für zukünftige Beschleuniger habe ich mich gefragt, welche Kanäle am einfachsten zu messen sind und ob ein Beschleuniger, der niedrigere Energien erreicht (LHC wird 14 TeV erreichen, aber Higgs-Masse beträgt 125 GeV), dies erkennen könnte. Was sind die relevanten Aspekte, die ein neuer Detektor berücksichtigen müsste, nur um die Higgs-Masse zu messen?

Antworten (1)

Beide Experimente verwendeten eine Kombination aller signifikanten Kanäle sowohl für die Entdeckung als auch für weitere Messungen, obwohl der signifikanteste der Zwei-Photonen-Endzustand war.

Wenn ein Collider gebaut würde, um nur das Higgs-Boson zu untersuchen, wäre es wahrscheinlich ein Elektron-Positron-Collider, zumindest mit M Z + M H Energie, wo M Z Und M H sind die Massen der Z- bzw. H-Bosonen. Übrigens ist diese Schwelle nur etwa 216   G e v , kaum mehr als das LEP II-Experiment, bei dem das Higgs-Boson nicht entdeckt wurde! Siehe die verwandte Frage. Könnte LEP II einen 125GeV Higgs entdeckt haben?

Wie Sie aus dem folgenden Diagramm (von der LHC Higgs Cross Section Working Group ) sehen können, ist die primäre Verzweigungsfraktion des Higgs-Bosons B B ¯ , mit einem guten Vorsprung. Dieser Kanal ist am LHC schwierig zu nutzen, da der LHC ein Hadronen-Collider ist und alle an der Wechselwirkung beteiligten Quarks ein riesiges Durcheinander anrichten.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Wahrscheinlichkeit, dass das Higgs-Boson in Quarks zerfällt, ist mehrere hundert Mal höher als in zwei Photonen, aber es ist fast unmöglich, durch die riesigen Mengen an Quarks zu sehen, die bei anderen Reaktionen entstehen. Der Zwei-Photonen-Kanal ist seltener, aber viel sauberer als die üblicheren Kanäle.

Ein Lepton Collider leidet nicht unter diesen Problemen. Ein Elektron-Positron-Collider hat ein gewisses Problem bei der Erzeugung von Higgs-Bosonen, da das Higgs-Boson an Masse koppelt und das Elektron immer noch leicht ist. Oben ist eine erhebliche Produktion möglich M Z + M H , Jedoch. Da ein Lepton Collider viel sauberer ist, ist der B B ¯ Der Kanal ist für die Untersuchung des Higgs viel praktikabler, obwohl alle wichtigen Kanäle mit ziemlicher Sicherheit zur Verbesserung der Statistiken und zur Durchführung spezifischer Präzisionsstudien verwendet würden.

Die absolut ideale Maschine zur Untersuchung des Higgs-Bosons wäre ein Myon-Antimyon-Collider, da Myonen viel schwerer als Elektronen sind und daher stärker an das Higgs koppeln. Das bedeutet eine Maschine, die sehr schnell viele, viele Higgs-Bosonen produzieren kann. Die technischen Schwierigkeiten bei der Erzeugung, Beschleunigung und Kollision von Myonenstrahlen in ihrem Inneren 220   μ S Lebenszeit bedeutet, dass dies jedoch wahrscheinlich nicht in absehbarer Zeit zum Tragen kommt.

Vielen Dank für deine Antwort! Die einzige weitere Frage, die ich habe, bezieht sich auf den Myon-Antimyon-Collider, von dem Sie gesprochen haben. Es ist wahr, dass Myonen eine sehr kurze Eigenlebensdauer haben , aber wenn sie auf eine Geschwindigkeit nahe c beschleunigt werden , wäre ihre Lebensdauer in unserem Referenzrahmen viel länger, was es einfacher macht, sie zu untersuchen, oder?
@Juanjo Ja. Das ist das einzige, was die Idee wirklich möglich macht. Einen Strahl zu erzeugen und zu beschleunigen ist keineswegs ein schneller Prozess. Die Verlängerung der Lebensdauer verwandelt die Idee nur von "einfach unmöglich" in "wahrscheinlich unvernünftig in naher Zukunft".
@Juanjo Um es in Zahlen zu sagen, es dauert 4 Minuten und 20 Sekunden, um den LHC mit Protonen zu füllen, und dann weitere 20 Minuten, um sie auf ihre Kollisionsenergie zu beschleunigen.
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