Parität und Helizität des Higgs-Bosons

Zu schätzen wissen, dass dies eine komisch verzögerte Antwort ist, da die$J^P=0^+$Die Natur des Higgs ist bereits etabliert, z. B. im ATLAS-Papier von 2015 (beachten Sie die Subtilität des Effekts in Abb. 4!) sowie im CMS-Papier von 2015 , die prinzipielle Antwort könnte dennoch nützlich sein.

In der Praxis werden die verschiedenen Modelle durch einen generischen effektiven Lagrangian parametrisiert, wie im Standard- Handbuch für LHC-Higgs-Eigenschaften von 2013 , und die verschiedenen Kopplungen davon werden mit Experimenten verglichen. Helizitätsamplituden sind nicht der beste Anhaltspunkt für die Parität der jeweiligen Terme im effektiven Lagrangian, die Polarisation der Vektorzerfallsprodukte hingegen schon (siehe unten).

Der Grund, warum die intrinsische Parität (eigentlich der volle CP ) der beteiligten Partikel interessant ist, liegt darin, dass sie Licht auf ihre Natur wirft (z. B. mögliche Zusammensetzung, Multiplizitäten, Modellmerkmale usw.). Für die Standard-Higgs sollte die Antwort lauten$0^+$, der Wert des Vakuums, zu dem es sich verschiebt; aber in Multi-Higgs-Modellen können sich andere Anregungen mehrerer Paritäten mischen.) Genauso wie die intrinsischen Paritäten von Hadronen vor einem halben Jahrhundert ihre Klassifizierung und die Etablierung des Quark-Modells festigten. Im Fall des elektroschwachen Modells wird P durch den schwachen Sektor verletzt, CP jedoch nicht, wenn man Fermionen abzieht , so dass Reaktionen wie z$h \to Z Z^*\to 4l~$Ertragsverteilungen, die ein skalares gegenüber einem pseudoskalaren Higgs begünstigen.

Lassen Sie mich den Sinn solcher Unterscheidungen mit Lichtmesonen von vor einem halben Jahrhundert veranschaulichen, Lehrbuchmaterial (z. B. Perkins). Der pseudoskalare Zerfall$\pi^0\to \gamma \gamma$wird durch den Standardterm für Geschmacksanomalien im effektiven Lagrangian angetrieben,$\propto \pi^0 \epsilon^{\mu\nu\kappa\lambda}F_{\mu \nu}F_{\kappa \lambda}$. Beachten Sie, dass die negative Parität des Pions mit der negativen Parität des Epsilon-Antisymmetriersymbols übereinstimmt, und der Lagrange-Term die Parität insgesamt bewahrt – es ist schließlich EM!

Der Zerfall des Skalarmesons σ , also positiver Parität, hingegen$f(500)\to \gamma \gamma$, wird durch den Begriff getrieben$\propto f~F_{\mu \nu}F^{\mu \nu}$, die auch ohne viel Aufhebens offensichtlich die Parität bewahrt.

Aber die jeweiligen Amplituden der Zerfallsprodukte sind gegensätzlich,$\propto \epsilon^{\mu\nu\kappa\lambda}{\epsilon}^{1} _{\mu} q^{1} _{\nu}\epsilon^{2}_{\kappa} q^{2}_{\lambda}$gegen$\propto (\epsilon^{1}_{\mu} q^{1}_{\nu}- \epsilon^{1}_{\nu}q^{1}_{\mu}) (\epsilon^{2~\mu}q^{2~\nu}- \epsilon^{2~\nu}q^{2~\mu})$. Wenn die Photonen virtuell und zerfallen wären, z. B. in jeweils zwei Leptonen (4 e ), gäbe es genügend Vektoren, um auf die Polarisationsunterschiede zuzugreifen und zwischen den beiden Fällen zu unterscheiden, was die intrinsische Parität von ist$\pi^0$bestimmt, indem die Polarisationen der konvertierten Photonen orthogonal zueinander sind, im Wesentlichen die beiden jeweiligen E -Felder.

Auch dies wird bei den Higgs-Charakterisierungsmessungen praktisch ausgenutzt. Die Wirkung des Kontrastierens$0^+$Zu$0^-$Es gibt oft subtile Abweichungen in den Verteilungen, wie oben kommentiert, aber dies ist das Grundprinzip hinter der Anstrengung.