Как отличить два хиггсовских бозона с массой 126 ГэВ от одного?

Поскольку недавние измерения свойств хиггсовского бозона показывают некоторое отличие от предсказаний Стандартной модели, теоретики изучают сейчас самые разные модели, которые могли бы объяснить эти отличия. Одна из рассматриваемых возможностей состоит в том, что в области 126 ГэВ имеется не один, а сразу два или больше нейтральных хиггсовских бозонов с одинаковой или очень близкой массой, но существенно отличающимися свойствами. Детектор же в силу своего недостаточного энергетического разрешения «видит» только один пик, который сейчас и интерпретируется как один-единственный бозон, но с необычными свойствами. Пример такой ситуации в рамках одной из неминимальных суперсимметричных моделей (NMSSM) недавно обсуждался в статье arXiv:1207.1545.

В этой связи возникает естественный вопрос: если мы не можем экспериментально разделить два близких пика из-за плохого энергетического разрешения, существует ли какой-то иной способ отличить такую двух- или многохиггсовскую ситуацию от ситуации с действительно одним хиггсовским бозоном? Именно этот вопрос изучался в появившейся на днях статье arXiv:1208.1817. Все вычисления для примера были проведены в рамках той же модели NMSSM, но авторы подчеркивают, что их подход сгодится и для других моделей.

Они предлагают не просто изучать рождение и распад бозона Хиггса, а раздельно измерять, какой процент бозонов Хиггса рождается за счет слияния двух глюонов, а какой — за счет слияния W-бозонов (про разные возможности рождать хиггсовский бозон см. на странице Рождение и распад хиггсовского бозона). Далее, в каждом из этих двух вариантов надо измерить вероятности распадов на тот или иной набор конечных частиц, а затем построить некоторые двойные отношения (конкретные примеры приведены в статье). Эти отношения можно измерить экспериментально, и если они будут заметно отличаться от единицы, это станет четким сигналом наличия как минимум двух хиггсовских бозонов с разными свойствами при 126 ГэВ.

В этим предложении важно то, что оно не предъявляет к детекторам какие-то сверхтребования типа резкого улучшения энергетического разрешения. Однако существенное (в сто раз) увеличение статистики всё же потребуется. Таким образом, пользу эта проверка принесет не раньше, чем через несколько лет. Однако если коллайдер будет успешно работать, то рано или поздно эти две ситуации действительно можно будет различить на LHC.