Ширина распада бозона Хиггса на димюон

В основном именно ошибки измерения и детектора составляют ширину на графиках, которые вы показываете. Монте-Карло имитирует разрешение детектора и складывает теоретические значения, когда говорит, что ширина совпадает. Ожидается, что реальная ширина будет намного меньше.

Здесь мы видим, что реальная ширина дается только как оценка экспериментами.

эксперимент CMS приблизился к тому, чтобы зафиксировать его, ограничив параметр до <17 МэВ с достоверностью 95%. Этот результат примерно на два порядка лучше, чем предыдущие ограничения: более убедительное доказательство того, что этот бозон похож на бозон Хиггса Стандартной модели.

.....

Для массы Хиггса ~125 ГэВ Стандартная модель предсказывает ширину Хиггса ~4 МэВ. Довольно малая ширина, особенно по сравнению с его соотечественниками, бозонами W и Z (с шириной ~2 ГэВ и ~2,5 ГэВ соответственно). До этого нового результата наилучшее ограничение ширины бозона бозона Хиггса было менее 3,4 ГэВ, основанное на прямых измерениях.

Так что вы были правы, что были озадачены. Парциальные ширины складываются в общую ширину , так была найдена ширина невидимых распадов нейтрино Z , путем суммирования и вычитания из общего числа. Лептонные машины имеют гораздо лучшую точность, чем адронные. Вот почему следующий коллайдер будет лептонным, чтобы точно изучить бозон Хиггса и устранить несоответствия стандартной модели. Адронные машины — это просто машины для открытий.

Ширина распада частицы антипропорциональна времени ее жизни. Глядя на частичную ширину$H \rightarrow \mu \mu$распада, можно было бы ожидать, что время жизни бозона Хиггса велико. Это было бы правильно, если бы бозон Хиггса мог распадаться только на мюоны. Другими словами: распад бозона Хиггса на мюоны имеет низкую вероятность (низкий коэффициент ветвления). Это происходит из-за того, что массы мюонов относительно малы, поэтому связь бозона Хиггса с мюонами также мала.

Мы также можем посмотреть на это с другой стороны: бозон Хиггса тяжелый, и нет никаких правил сохранения, которые предотвратили бы его распад, поэтому его время жизни очень короткое. Короткое время жизни означает большую ширину распада. Полная ширина распада определяется как сумма парциальных ширин распада:

С$\Gamma_H^{tot}$большой и$\Gamma_H^{\mu\mu}$мала, мы можем заключить (снова), что коэффициент ветвления к мюонам мал.

На хороших графиках из ATLAS, которые вы показываете, бозон Хиггса может распадаться во что угодно, поэтому мы наблюдаем большую ширину распада, даже если смотреть только на спектр мюонов.

Возможно, это можно лучше понять, используя принцип неопределенности Гейзенберга. Поскольку время жизни бозона Хиггса короткое, его энергия (масса) малоизвестна, она размазана вокруг своей истинной массы. Таким образом, при его распаде размазывается и инвариантная масса продуктов распада, на какие бы частицы она не распадалась.