Производство бозона Хиггса в результате столкновения позитронов с электронами

Пара электрон-позитрон может непосредственно производить бозон Хиггса, но этот процесс очень подавлен, потому что связь между лептонами и бозоном Хиггса пропорциональна крошечной массе.$m_e$:

$$g_{\rm Hee}=-i\frac{ m_e}{v},$$ где $v\approx 246 \,\rm{GeV}.$

С другой стороны, процесс$e^+ e^-\to H Z$более вероятно, потому что связь между$H$и$Z$пропорциональна$W$масса:

$$g_{\rm hZZ}^{\mu\nu}=i g \frac{M_W}{\cos^2\theta_W} g^{\mu\nu}.$$ В последнем случае мы также должны учитывать пропагатор $Z$бозон, который вводит фактор подавления порядка $1/m_Z^2$, но в конце у нас все равно сечение больше.

The $^*$обозначение в данном случае означает не возбужденное, а «вне оболочки» (т.е. виртуальное или имеющее «неправильную» массу).

Во второй вершине$Z^0$помещается «на оболочку» излучением бозона Хиггса (заметьте, однако, что он в любом случае очень быстро затухает).

Пара лептонов может аннигилировать непосредственно в бозон Хиггса, но экспериментально это событие идентично аннигиляции фотонов или$Z^0$s (потому что связь возможна благодаря тому, что обе стороны имеют совместимые квантовые числа, так что (на уровне дерева) все три возможности распадаются на очень похожие конечные состояния).

Изображенная реакция экспериментально идентифицируема, потому что на оболочке$Z$распадается на лептонную пару с массой 90 ГэВ, а бозон Хиггса распадается на ограниченный выбор конечных состояний, которые в основном поддаются реконструкции и в сумме составляют массу бозона Хиггса.

Удивительное количество коллайдерной физики связано не столько с тем, что может произойти, сколько с тем, что может быть однозначно показано как произошедшее .

Наконец, я бы точно не назвал эту реакцию «распадом».