希格斯粒子衰变道 基本概念 ：在粒子物理学中， “衰变道” 指的是一个不稳定粒子衰变成一组特定未态粒子的特定路径。对于 希格斯粒子 而言，其衰变道是指它衰变为其他粒子的各种可能模式。由于希格斯玻色子与粒子质量的耦合强度成正比，因此它更倾向于衰变成质量更大的粒子（只要运动学上允许）。研究希格斯粒子不同衰变道的分支比（即该衰变模式发生的概率）是验证标准模型、探索新物理的关键窗口。 主要衰变道 ：标准模型精确预言了希格斯粒子（质量为125 GeV）到各种粒子对的分支比。其主要衰变道按其概率从大到小排列如下： 底夸克对 ：希格斯粒子衰变为一个底夸克和一个反底夸克。这是占比最大的衰变道，分支比约为58%。但因对撞中产生的底夸克“背景”极多，在强子对撞机中直接识别此道非常困难。 W玻色子对 ：希格斯粒子衰变为一个W⁺和一个W⁻玻色子。这是第二大衰变道，分支比约为21%。当两个W玻色子都衰变为轻子和中微子时，能提供非常干净但信息不完整的信号（存在未探测的中微子）。 胶子对 ：希格斯粒子衰变为两个胶子。此过程并非直接耦合，而是通过一个由顶夸克主导的量子圈图过程实现，分支比约为8.2%。这是质子-质子对撞中发现希格斯粒子的关键“发现道”之一。 陶轻子对 ：希格斯粒子直接衰变为一个τ⁺和一个τ⁻，分支比约为6.3%。这是与第三代费米子耦合的直接证据，信号相对清晰。 c夸克对 ：衰变为一个粲夸克和一个反粲夸克，分支比约为2.9%。因其信号淹没在极强的背景中，目前实验测量仍极具挑战。 Z玻色子对 ：衰变为一个Z玻色子和另一个Z玻色子，分支比约为2.7%。当两个Z都衰变为轻子对时，能提供非常干净、完整的重建信号，是精确研究的黄金道之一。 光子对 ：衰变为两个光子。与胶子对类似，这也是通过顶夸克和W玻色子的圈图过程发生，分支比仅约0.22%。尽管概率极低，但两个高能光子在探测器中的测量极为精确，背景干净，是另一个关键的“发现道”和精密测量道。 稀有衰变道 ：除了上述主要道，还有一些分支比极小但物理意义重大的衰变道，它们是探索新物理的敏感探针： μ子对 ：衰变为一个μ⁺和一个μ⁻，分支比约为0.022%。其测量直接验证希格斯与第二代费米子的耦合是否符合标准模型预期。 Z光子 ：衰变为一个Z玻色子和一个光子，分支比约为0.15%。此过程涉及圈图，可能对圈图中可能存在的新粒子敏感。 不可见衰变 ：如果希格斯粒子衰变为标准模型预言的粒子（如中微子）或暗物质候选体等探测器无法直接探测的粒子，则构成“不可见衰变”。其分支比目前被严格限制，超出预期则暗示新物理。 研究意义与现状 ：实验上（如大型强子对撞机的ATLAS和CMS实验）通过结合多个衰变道的测量，全面绘制希格斯粒子的性质。当前所有测量结果总体上与标准模型预言一致，但精度仍在持续提升中。未来，如“希格斯工厂”等对撞机项目的核心目标之一，就是以亚百分之一的极高精度测量各主要衰变道的耦合强度，寻找与标准模型预言的细微偏差，从而揭示可能存在的、超出标准模型的新物理迹象。