Форма отношения ветвления бозона Хиггса к ZZ

Падение коэффициента ветвления ZZ и всех других коэффициентов ветвления, кроме коэффициента ветвления WW, около 170 ГэВ вызвано увеличением полной ширины (скорости распада) при этих массах. А полная ширина (скорость распада) около 170 ГэВ увеличивается именно потому, что становятся возможными хиггсовские распады в конечные состояния ВВ. Поскольку общая ширина увеличивается, отношение частичной ширины (не WW) к общей ширине уменьшается — и это отношение мы называем коэффициентом ветвления.

Костя написал почти то же самое. Но я хочу подчеркнуть один тонкий момент: обратите внимание, что на вашем графике коэффициент ветвления к WW отличен от нуля уже от масс Хиггса при 80 ГэВ или около того. Точно так же коэффициент ветвления ZZ отличен от нуля, начиная с 90 ГэВ. Как может бозон Хиггса с энергией 90 ГэВ распасться на два Z, каждый из которых имеет массу, близкую к 90 ГэВ? Не нарушает ли это закон сохранения энергии?

Ответ заключается в том, что график показывает распады частиц вне оболочки, а не конечные состояния. Бозон Хиггса может распасться на один виртуальный и один реальный Z-бозон. Виртуальная частица продолжает свой распад. Чтобы проверить эту гипотезу, обратите внимание, что все каналы распада на графике состоят из двух частиц. Фактические конечные состояния распада часто будут включать (много) более двух частиц.

Когда масса бозона Хиггса в два раза превышает массу W-бозона, общая ширина действительно увеличивается, потому что неожиданно появляется много нового «фазового пространства» конечных состояний.

Коэффициент ветвления для определенного канала$i$дается отношением его частичного распада с$\Gamma_i$и сумма всех парциальных ширин распада:

$$BR(H \rightarrow i) = \dfrac{\Gamma_i}{\sum_j \Gamma_j}$$

где$\Gamma_i$зависит от массы Хиггса. Если новый канал открывается или становится важным (например, распад до пары W-бозонов с массой, примерно вдвое превышающей массу W-бозона), другие каналы становятся менее вероятными, новый канал «крадет» коэффициент ветвления у других.

(Аналогия в повседневной жизни следующая: поиск лекарства от сердечных заболеваний, снижающего вероятность смерти от сердечного приступа, повысит риск смерти от других болезней. В то же время общая продолжительность жизни увеличится. физика, общая ширина$\Gamma = \sum_j \Gamma_j$резонанса обратно пропорциональна его среднему времени жизни, более длительно живущие частицы имеют меньшую общую ширину).

Чтобы проиллюстрировать это, вот график частичной и полной ширины распада (значения взяты из http://arxiv.org/abs/1307.1347 , таблицы A.1-14):

Вы заметите, что ширина распадов до WW (сплошная синяя линия) и ZZ (сплошная красная линия) увеличивается быстрее при удвоении массы W и Z соответственно (обратите внимание, что ось y логарифмическая), в которой оба бозона могут быть производится на ракушке.

Хороший вопрос. Я тоже заметил этот "провал", но не придал этому особого значения. Хотя объяснение кажется довольно простым:
$M_W \simeq 80\,\mbox{GeV},\quad M_Z \simeq 91\,\mbox{GeV}$

Следовательно, около 170 ГэВ вы ниже порога для ZZ, но выше порога для WW.

Но я также думаю, что на таком графике этот провал обычно преувеличен. Во-первых, из-за логарифмического масштаба, а также из-за того, что коэффициент ветвления зависит от полной ширины.

Изменить: в ответ на ответ Любоша Мотла я добавлю еще два момента:

1. Ссылка на оригинал сюжета: hep-ph/9704448
2. На самом деле, ниже порога безопасно (с точностью 1%) предположить, что один бозон находится на оболочке.