Vektor-Boson-Fusion

Ich glaube, ich habe tatsächlich eine Antwort auf diese Frage, obwohl ich ein Kopfgeld darauf ausgesetzt habe.

Die Idee ist, dass die Amplitude maximal ist, wenn die$W$Bosonen werden auf der Schale produziert (da die Propagatoren in dieser Grenze die größten sind). Dies ermöglicht uns, die Erstellung der zu behandeln$W$getrennt vom Rest des Diagramms. Die Impulse der Teilchen im Laborrahmen sind gegeben durch:

$$\begin{align} & p _i = ( E ,0,0,E ) \\ & p _W = ( E _W , 0, p _W s _\theta ,p _W c _\theta ) \\ & p _f = p _i - p _W \end{align}$$ Wo $p _i$, $p _f$, Und $p _W$bezeichnen den Anfangsstrahl, Endstrahl und $W$Bosonenimpulse bzw. Der Winkel $\theta$quantifiziert, wie weit entfernt die $W$und letzter Strahl stammen von der Strahlführung. Die On-Shell-Bedingung für den Endstrahl schränkt die möglichen Winkel ein: $$\begin{equation} 0 = ( p _i - p _W ) ^2 = m _W ^2 - 2 E E _W + 2 p _W c _\theta \end{equation}$$ Vereinfachen gibt, $$\begin{equation} c _\theta = \frac{ E _W }{ p _W } - \frac{ m _W ^2 }{ 2 E p _W } \end{equation}$$ Wenn die $W$Bosonen werden dann stark verstärkt (wie man es am LHC erwarten würde), $$\begin{equation} c _\theta \approx \frac{ E _W }{ p _W } \end{equation}$$ Dies ist nur die Geschwindigkeit der $W$Bosonen und Ansätze $1$. Deshalb, $\theta \approx 0$.

Daher kommen wir zu dem Schluss, dass die$W$Bosonen (und damit auch die finalen Jets) treten unter kleinen Winkeln relativ zur Strahllinie aus. Dadurch entstehen die Vorwärtsjets, die bei der Vektorbosonenfusion zu finden sind.

Ich hätte gedacht, dass dies daran liegt, dass (1) sich die Ausgangszustandsquarks im Endzustand befinden und (2) sie jeweils einen sehr großen Impulstransfer haben müssen, um ein On-Shell-Higgs zu erzeugen. Kleine Impulsübertragungskollisionen werden nicht genug Energie in die (virtuellen) VBs stecken, die zünden, um das Higgs zu erzeugen. Diese große Impulsübertragung wird große pTs erzeugen.

Hier gibt es eine schöne Reihe von Diagrammen . Das einzige mit beiden Quarks im Endzustand ist das VBF-Quark, also würde das große pT diese Ereignisse unterscheiden.

(Reine Spekulation meinerseits über vieles davon. Ich habe seit 25 Jahren keine Phänomenologie mehr betrieben.)

Zitieren Sie mich noch nicht dazu (ich möchte einige Quellen überprüfen), aber mein Gedanke wäre, dass der VBF-Querschnitt um die W- und Z-Resonanzen herum am dominantesten ist$80\text{ GeV}$Und$91\text{ GeV}$bzw. Das ist eine Menge Energie, die in diesen Bosonen gebunden ist, und wiederum in dem Higgs, das sie produzieren, wenn sie kollidieren. Wenn also dieses Higgs zerfällt, wird es Jets mit besonders hohem Impuls erzeugen.

Bei anderen Higgs-Produktionsprozessen würden Sie die Resonanz um die großen Massen der Vektorbosonen herum nicht bekommen, weil die beteiligten virtuellen Teilchen nicht so massiv sind. Die Ausnahme wäre die Gluonenfusion mit einer Top-Quark-Schleife, aber auch das wird durch die geringe Gluonendichte bei großen Björken unterdrückt$x$.