Почему физики элементарных частиц используют режим распада h→γγh→γγh\rightarrow{\gamma\gamma}, а не h→bb¯h→bb¯h\rightarrow{b\bar{b}}?

Я бы сказал, что это утверждение относится к текущим экспериментам на БАК. Мы сталкиваемся там с протонами, а протоны состоят из кварков и глюонов — сильно взаимодействующих веществ. Можно даже сказать, что уже $b$-кварки в протоне.

Таким образом, когда протоны сталкиваются, это сильно взаимодействующее вещество производит события, похожие на настоящие.$h\to b\bar{b}$события. Таким образом, вам нужно найти способ различить ваших кандидатов на бозон Хиггса (называемых сигнальными событиями) и событий сильно взаимодействующих протонов (называемых фоновыми событиями КХД).

Теперь имейте в виду, что мы имеем дело с 0,8 миллиарда столкновений в секунду . Большинство этих столкновений связано с фоновыми процессами КХД. Мы не можем записать и реконструировать их все. По этой причине у нас есть триггеры — быстрые электронные схемы, которые за наносекунды выполняют грубую реконструкцию и принимают решение о сохранении события.

Вдобавок ко всему у вас есть проблема, заключающаяся в том, что вы никогда не увидите ни одного кварка или глюона, вылетающего из точки взаимодействия. Эти сильно взаимодействующие частицы адронизируются , образуя струи — потоки осколков частиц, летящих примерно в одном направлении. Итак, вам нужно реконструировать каждую из этих частиц, попытаться связать их в изолированные струи и надеяться вывести хотя бы некоторые свойства исходного адрона. Это действительно снижает как разрешение энергии и импульса, так и разделение сигнала/фона.

Когда дело доходит до$b$-кварки, нам немного повезло: адроны с$b$-кварки имеют достаточно значительное время жизни, чтобы улететь от точки столкновения и создать вторичную вершину, которую можно заметить (если нам повезет) и сделать вывод, что струя, вероятно,$b$-создан. Такие методы называются b-тегированием , и некоторые из алгоритмов b-тегирования даже реализованы на уровне триггера.

Но даже при всем этом почти невозможно увидеть бозон Хиггса в$b\bar{b}$канал — проверьте последний документ CMS (Phys. Rev. D 92, 032008) . Авторам пришлось прибегнуть к производственному режиму VBF, чтобы иметь несколько дополнительных частиц, на которые можно положиться, заметить, насколько важен триггер в разработке и как они до сих пор едва его видят...

Чтобы получить хорошую точность определения массы с помощью гамма-гамма-канала, необходимо хорошо измерить гамма-энергию в электромагнитном калориметре, который легко может содержать всю энергию. Четыре вектора имеют ошибки измерения, но не пропускают энергию. b и b_bar слабо распадаются на ряд частиц, включая нейтрино, и последующие распады заканчиваются на стабильных ап-кварках с еще несколькими нейтрино в процессе. Нейтрино обнаруживаются только с подгонками, поэтому ошибки в определении четырех векторов b и b_bar будут намного больше, чем ошибки для канала гамма-гамма-распада.