¿Cómo usar el diagrama de relación de ramificación de Higgs para extraer información sobre la masa de Higgs en comparación con el experimento?

En primer lugar, para aclarar lo que muestra el gráfico: en función de la posible masa del bosón de Higgs, representa la fracción de bosones de Higgs que decaerá a través de cada canal individual.

Antes de que supiéramos la masa del bosón de Higgs, una gráfica como esta era útil para identificar los mejores canales a observar para detectar el bosón de Higgs en varios rangos de masa. Por ejemplo, nos dice que si el Higgs es más masivo que aproximadamente$160-180\text{ GeV}$, por lo general se descompone a$WW$o$ZZ$pares de bosones, por lo que es mejor que los experimentos estén preparados para detectar$WW$y$ZZ$eventos. O si el Higgs es menor que$130\text{ GeV}$, por lo general se descompone a$b\bar{b}$, por lo que es mejor que los detectores estén preparados para detectar eso.

Lo que esta gráfica no le dice son los antecedentes de cada canal, es decir, otros procesos que se espera que produzcan el mismo conjunto final de partículas pero que no involucran un bosón de Higgs. Por ejemplo, un quark y un antiquark de un protón podrían interactuar y producir un$Z$bosón que se descompone en un$b\bar{b}$par. Esto se consideraría un antecedente del Higgs.$b\bar{b}$canal. Como puede imaginar, un canal que tiene grandes fondos (es decir, muchos otros procesos que producirán las mismas partículas finales) no será particularmente bueno para buscar el bosón de Higgs. Algunos de los canales que tienen grandes proporciones de ramificación de Higgs también tienen fondos muy grandes: el$gg$canal, por ejemplo, por lo que no es particularmente importante que los detectores los busquen. Por el contrario, algunos canales que tienen relaciones de ramificación pequeñas (es decir, un Higgs rara vez decae de esa manera) siguen siendo útiles para la búsqueda de Higgs porque tienen fondos pequeños (es decir, muy poco más produce ese tipo de evento). El$\gamma\gamma$El canal es uno de estos.

Una vez que tenga una masa candidata para el bosón de Higgs, puede tomar una porción vertical de este gráfico y seleccionar las proporciones de ramificación para varios canales. Luego puede comparar esas proporciones de ramificación con lo que realmente ha detectado. Si coinciden, es una buena señal de que ha encontrado el modelo estándar del bosón de Higgs. Por supuesto, al hacer eso, hay gráficos más precisos en los que los físicos generalmente confiarán.