Breit-Wigner do Bóson de Higgs

Além das branching ratios, outra análise importante corresponde à largura total de decaimento do higgs. Pelas fórmulas das larguras obtidas na seção das branching ratios pude desenvolver um programa que calculasse a largura total do higgs em função da sua massa. O resultado está na figura 1.

Figura1: Largura de decaimento do bóson de higgs calculado em primeira ordem de perturbação.

Figura 2: Largura de decaimento do bóson de higgs calculado em ordens superiores de perturbação. Figura obtida desse site.

Comparando as figuras 1 e 2 vemos que, assim como aconteceu com as branching ratios, novamente o cálculo em primeira ordem nos forneceu resultados bastante razoáveis. Sobretudo, para M_H = 125 GeV, obtivemos que a largura de decaimento total é Γ_H = 6.58 MeV. O valor oficial aponta para

O método usado para detectar o bóson de higgs consistiu, basicamente, na busca por uma curva de distribuição de Breit-Wigner que fosse compatível com a partícula procurada. A distribuição de Breit-Wigner do bóson de higgs é uma curva que mostra as energias totais medidas no decaimento do higgs, ou seja, é a soma das energias das partículas produzidas no decaimento. Em outras palavras, essa distribuição representa as possíveis medições da massa do higgs, os diferentes valores obtidos são consequências do princípio de incerteza. O tempo de vida médio é calculado pelo inverso da largura total de decaimento.

A demonstração abaixo mostra como se altera a curva de distribuição da Breit-Wigner do bóson de higgs em função da sua massa.

A figura 3 mostra resultados experimentais obtidos pelo grupo ATLAS no CERN. Nessa figura podemos ver as energias medidas para pares de fótons.

Figura 3: (Acima): Linha da evidência do bóson de higgs no LHC. A detecção foi feita medindo as energias de pares de fótons. (Abaixo): Breit-Wigner do bóson de higgs. Figura obtida do site do grupo ATLAS..

A curva superior evidencia a existência de uma partícula decaindo em fótons e, uma vez subtraído os fundos, a curva resultante (inferior) corresponde a uma distribuição de Breit-Wigner de uma partícula cujo valor mais provável para a massa fica em torno de 125 GeV.

Verificou-se, então, que essa Breit-Wigner correspondia à mesma curva da demonstração em 125 GeV, ou seja, era de fato um bóson de higgs.