Четность и спиральность бозона Хиггса

Понимая, что это комично запоздалый ответ, поскольку$J^P=0^+$природа хиггса уже установлена, например, в статье ATLAS 2015 года (обратите внимание на тонкость эффекта на рис. 4!), а также в статье CMS 2015 года, принципиальный ответ все еще может быть полезен.

На практике различные модели параметризуются с помощью общего эффективного лагранжиана, как в стандартном Справочнике по свойствам Хиггса LHC 2013 года, и различные его связи сравниваются с экспериментом. Амплитуды спиральности не являются лучшим показателем четности соответствующих членов в эффективном лагранжиане, но, напротив, поляризация продуктов распада вектора (см. ниже).

Причина, по которой интересна внутренняя четность (на самом деле, полная CP ) вовлеченных частиц, заключается в том, что она проливает свет на их природу (например, возможную составность, множественность, модельные особенности и т. д. Для стандартного Хиггса ответ должен быть$0^+$, значение вакуума, в которое он смещается; но в мультихиггсовских моделях могут смешиваться другие возбуждения нескольких четностей.) точно так же, как полвека назад внутренние четности адронов укрепили их классификацию и создание кварковой модели. В случае электрослабой модели P нарушается слабым сектором, но, за исключением фермионов, CP не нарушается, поэтому такие реакции, как$h \to Z Z^*\to 4l~$распределения выходов в пользу скаляра по сравнению с псевдоскаляром Хиггса.

Позвольте мне проиллюстрировать суть такого различения легкими мезонами полувековой давности, хрестоматийными материалами (например, Перкинса). Псевдоскалярный распад$\pi^0\to \gamma \gamma$управляется стандартным членом аномалии вкуса в эффективном лагранжиане,$\propto \pi^0 \epsilon^{\mu\nu\kappa\lambda}F_{\mu \nu}F_{\kappa \lambda}$. Обратите внимание, что отрицательной четности пиона соответствует отрицательная четность символа эпсилон-антисимметризатора, а лагранжевый член сохраняет четность в целом — в конце концов, это EM!

С другой стороны, распад σ -скалярного мезона положительной четности$f(500)\to \gamma \gamma$, управляется термином$\propto f~F_{\mu \nu}F^{\mu \nu}$, тоже явно сохраняя паритет, без лишней суеты.

Но соответствующие амплитуды продуктов распада контрастны,$\propto \epsilon^{\mu\nu\kappa\lambda}{\epsilon}^{1} _{\mu} q^{1} _{\nu}\epsilon^{2}_{\kappa} q^{2}_{\lambda}$против$\propto (\epsilon^{1}_{\mu} q^{1}_{\nu}- \epsilon^{1}_{\nu}q^{1}_{\mu}) (\epsilon^{2~\mu}q^{2~\nu}- \epsilon^{2~\nu}q^{2~\mu})$. Если бы фотоны были виртуальными и распались, например, на два лептона каждый (4 е ), было бы достаточно векторов, чтобы получить доступ к различиям поляризации и различить два случая, как это происходит при внутренней четности$\pi^0$определяется ортогональными друг другу поляризациями преобразованных фотонов, по существу, двумя соответствующими Е - полями.

Это также практически то, что используется в измерениях характеристик бозона Хиггса. Эффект контраста$0^+$к$0^-$часто небольшие отклонения в распределениях, как отмечалось выше, но это основной принцип, лежащий в основе усилий.