Können zwei kollidierende Photonen ein Higgs-Boson erzeugen?

Der LHC entdeckte das Higgs mit dem folgenden Zerfallsmodus:

H 0 → γ γ

Das brachte mich zum Nachdenken: Wenn wir diesen Modus umkehren, wird er gültig sein? In einigen Vernichtungs-/Zerfallspaaren bleiben diese gültig:

e + e − → γ γ

γ γ → e + e −

Wenn also das Higgs in zwei hochenergetische Photonen zerfällt, wird die Vernichtung von zwei hochenergetischen Photonen durch diesen Modus ein Higgs erzeugen?:

γ γ → H 0

Ich möchte eine Folgefrage hinzufügen: Wenn es eine Streuung zwischen Photonen über Higs gibt, hat dies irgendwelche interessanten oder beobachtbaren Effekte in einem Photonengas?
Die Fusion eines Top-Quark-Anti-Top-Quark-Paares kann ein Higgs-Boson erzeugen, und diese wiederum sind die Nebenprodukte von Gluonen. Wenn man ein solches Paar mit Photonen herstellen könnte, dann wäre das machbar. Allerdings nicht wahrscheinlich.

Antworten (1)

Im Prinzip ja. Sie können jeden Zerfallsvorgang umkehren und die entsprechende Synthese wird gültig sein - in diesem Fall seit H 0 → γ γ passiert dann γ γ → H 0 wird auch passieren, vorausgesetzt, die Kinematik funktioniert.

Die entsprechende Wahrscheinlichkeit ist jedoch sehr gering. Von all den möglichen Dingen, die passieren könnten, wenn sich zwei Photonen kreuzen, ist die Umwandlung in ein Higgs-Boson relativ unwahrscheinlich. Tatsächlich ist die bei weitem häufigste Option nichts , da Photonen nicht direkt miteinander interagieren. Um eine Wechselwirkung zu erhalten, muss eines der Photonen durch Quantenfluktuation in ein Paar geladener Teilchen umgewandelt werden, damit das andere Photon mit einem von ihnen interagieren kann – dies macht es bestenfalls zu einer Wechselwirkung zweiter Ordnung. Und die Higgs-Produktion ist sogar noch unwahrscheinlicher, weil Photonen auch nicht mit dem Higgs interagieren, also braucht man eine weitere Fluktuation, um von den geladenen Teilchen zum Higgs-Boson zu gelangen. Alle Feynman-Diagrammesind dritter Ordnung oder höher, was einen sehr unwahrscheinlichen Prozess darstellt.

Sind die Wirkungsquerschnitte in einem starken (relevanten) Feld größer? Zum Beispiel Vakuumpaare in der Nähe eines Ereignishorizonts und geladene Paare in der Nähe eines geladenen Teilchens? Wenn nicht Null, wie groß kann dies sein?
@EricTowers Ich bin mir nicht ohne Weiteres sicher, obwohl es in einem starken Feld viel mehr Photonen gibt, mit denen man interagieren kann, sodass die Gesamtproduktionsrate von Higgs steigen sollte.
Ich möchte nur hinzufügen, dass aus den gleichen Gründen der indirekten Kopplung der Zwei-Photonen-Zerfallskanal für das Higgs ziemlich selten ist: Er macht nur 0,2% aller Zerfälle aus. Dies war eine große Herausforderung bei dem Versuch, das Higgs auf diese Weise zu sehen, obwohl die „Klarheit“ des Signals im Vergleich zu Hadronenjets die Mühe wert war.
Können zwei kollidierende Photonen ein Higgs-Boson erzeugen?
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