¿Pueden dos fotones en colisión crear un bosón de Higgs?

El LHC descubrió el Higgs usando el siguiente modo de decaimiento:

H 0 → γ γ

Esto me hizo pensar: si invertimos este modo, ¿será válido? En algunos pares de aniquilación/decaimiento, estos seguirán siendo válidos:

mi + mi − → γ γ

γ γ → mi + mi −

Entonces, si el Higgs se desintegrará en dos fotones de alta energía, ¿la aniquilación de dos fotones de alta energía creará un Higgs de este modo?:

γ γ → H 0

Quiero agregar una pregunta de seguimiento: si hay dispersión entre fotones a través de higs, ¿tiene esto algún efecto interesante u observable en un gas fotónico?
La fusión de un par de quark top-anti top quark puede producir un bosón de Higgs y, a su vez, son los subproductos de los gluones. Si pudiera producir tal par con fotones, entonces esto sería factible. Aunque no es probable.

Respuestas (1)

En principio, sí. Puede revertir cualquier proceso de descomposición y la síntesis correspondiente será válida, en este caso, ya que H 0 → γ γ sucede, entonces γ γ → H 0 también sucederá, suponiendo que la cinemática funcione.

Sin embargo, la probabilidad correspondiente es muy pequeña. De todas las cosas posibles que podrían suceder cuando dos fotones se cruzan, convertirse en un bosón de Higgs es relativamente improbable. De hecho, con mucho, la opción más común es nada , porque los fotones no interactúan directamente entre sí. Para obtener una interacción, necesita que uno de los fotones fluctúe cuánticamente en un par de partículas cargadas, de modo que el otro fotón pueda interactuar con una de ellas; esto lo convierte en una interacción de segundo orden en el mejor de los casos. Y la producción de Higgs es aún más improbable porque los fotones tampoco interactúan con el Higgs, por lo que se necesita otra fluctuación para pasar de las partículas cargadas al bosón de Higgs. Todos los diagramas de Feynmanson de tercer orden o superiores, lo que lo convierte en un proceso muy poco probable.

¿Son las secciones transversales más grandes en un campo fuerte (relevante)? Por ejemplo, ¿pares de vacío cerca de un horizonte de eventos y pares cargados cerca de una partícula cargada? Si es distinto de cero, ¿qué tan grande puede ser esto?
@EricTowers No estoy seguro de antemano, aunque en un campo fuerte hay muchos más fotones con los que interactuar, por lo que la tasa de producción general de Higgs debería aumentar.
Solo agregaré que por las mismas razones de que el acoplamiento es indirecto, el canal de decaimiento de dos fotones para el Higgs es bastante raro: solo representa el 0.2% de todos los decaimientos. Este fue un gran desafío al tratar de ver el Higgs de esta manera, aunque la "claridad" de la señal en relación con los chorros de hadrones hizo que valiera la pena.
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