Нужна помощь в написании работы?

 Проверка того, что электрослабая симметрия действительно нарушается за счет хиггсовского механизма, - одна из центральных задач БАК.

Если масса бозона составляет 200 ГэВ или больше, то его удобно искать с помощью лептонных распадов Z-бозонов: H → ZZ → (e+e–)(μ+μ–). Это так называемый «золотой канал» поиска Хиггса. Экспериментаторам потребуется сделать всего одну вещь: выделить (e+e–)(μ+μ–) события, вычислить инвариантные массы e+e– и μ+μ– пар и построить распределение по суммарной инвариантной массе всех четырех лептонов. Хиггсовский бозон будет легко заметным пиком на этом распределении.

Хиггсовский бозон с массой 135 < MH < 200 ГэВ преимущественно распадается на WW-пары (при MH < 160 ГэВ один из W-бозонов будет виртуальный), детектировать которые труднее, чем ZZ-пары. С одной стороны, у W-бозона есть тоже лептонный канал распада, например eνe или μνμ. Однако во всех случаях при этом рождается нейтрино, которое вылетает, унося с собой энергию и импульс и не оставляя следов в детекторе. Это значит, что в распаде H → W–W+ → e–νe μ+νμ в детекторе будет видна только пара e–μ+. Это позволит догадаться о том, что в промежутке были W-бозоны, но не позволит строить распределения по инвариантной массе.

Бозон Хиггса с массой меньше 135 ГэВ распадается преимущественно на b–анти-b-пары. В детекторе эти кварки дадут две адронные струи, которые смешаются со всеми остальными адронами. Выделить события с Хиггсом и без него только за счет этих струй будет практически невозможно, поэтому тут потребуются более сложные методики. Вот некоторые из обсуждаемых сейчас стратегий:

ü        Использование двухфотонного распада. Хиггсовский бозон с массой 100–135 ГэВ изредка, с вероятностью около 0,1%, распадается на два фотона. Регистрировать жесткие фотоны и измерять их энергию довольно просто, а фон в таком канале намного слабее, чем в чисто адронных каналах.

ü        Ассоциативное рождение хиггсовского бозона, когда в жестком столкновении партонов бозон Хиггса рождается не один, а в паре, например, с Z-бозоном или с кварковыми струями. Такие события имеют в детекторе свою специфическую сигнатуру, и поэтому выделять их из всего потока событий проще.

ü        Дифракционное рождение хиггсовского бозона. Хиггсовский бозон может родиться не только в жестком столкновении двух партонов, но и в дифракционном процессе, при котором протоны не разрушаются, а по-прежнему летят вперед, потеряв очень незначительную долю своей энергии. Эти протоны потом можно будет поймать специальными форвард-детекторами, которые стоят рядом с пучком на большом удалении от точки столкновения. В центральном детекторе при этом не будет никаких иных частиц, кроме продуктов распада Хиггса. Это очень чистый процесс (достаточно будет горстки событий для открытия бозона Хиггса), но вероятность его очень мала. В настоящее время неизвестно, насколько эффективно он будет идти (теоретические расчеты очень неопределенны), но экспериментаторы уже готовятся к поиску хиггсовского бозона этим методом.

 Разумеется, факт открытия какой-то частицы в области масс от 100 до 1000 ГэВ еще не означает, что это именно бозон Хиггса. После открытия частицы потребуется внимательное изучение ее свойств. Ключевыми будут следюущие измерения:

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Ø        Проверка нулевого электрического заряда частицы по суммарному заряду его продуктов распада.

Ø        Проверка спина и четности частицы. В Стандартной модели Хиггс имеет нулевой спин и положительную четность (то есть является истинным скаляром). Спин и четность можно будет проверить по угловому распределению продуктов распада.

Предыдущие два пункта выполняются для любой нейтральной скалярной частицы. Главная особенность хиггсовского бозона состоит в специфическом характере связи с остальными частицами: чем больше масса фундаментальных частиц, тем сильнее к ним цепляется хиггсовский бозон. Поэтому главным аргументом в пользу обнаружения хиггсовского бозона будет изучение всех доступных каналов распада и сравнение их вероятностей друг с другом, а также с теоретическими расчетами.

 

Поделись с друзьями