双光子通道中希格斯玻色子与顶夸克的耦合,希

日期:2019-06-22编辑作者:优德88手机版

位于欧洲核子中心的超环面仪器合作组在最新发表的文章(arXiv:1802.04146)中宣称通过希格斯粒子产生的第二大模式——矢量玻色子熔合衰变到双光子道的过程中观测到约5σ的信号。这是在大型强子对撞机单个实验上首次得出这样的分析结果。中国科学院高能物理研究所ATLAS组方亚泉、章宇、娄辛丑小组在该项研究中做出了主导贡献。此项工作对研究希格斯粒子的产生模式、电弱相互作用以及新物理具有重要意义。

2018年欧洲核子研究中心ATLAS和CMS合作项目宣布,观测到希格斯玻色子与一个名为“ttH”的顶夸克对产生。这个结果是第一次观察到希格斯玻色子与夸克的耦合,紧随其后的是对希格斯玻色子衰变为底夸克的观察。由于只有大约1%的希格斯玻色子是由大型强子对撞机顶夸克对产生的,因此实现这一观测尤其具有挑战性!并由ATLAS Experiment 2019年4月9日公布。

早在2012年欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS实验发现了希格斯玻色子,但它与其他粒子的耦合仍然是个谜。幸运的是,大型强子对撞机为测量希格斯玻色子耦合提供了许多窗口。产生希格斯玻色子的主要方式有四种:通过两个胶子粒子的融合(胶子融合,或ggF),通过弱矢量玻色子的融合,或与W或Z玻色子或一个或多个顶夸克的结合。希格斯玻色子可以衰变的主要通道有五个:光子对、W或Z玻色子、tau轻子或b夸克,新研究发现于2019年5月7日公布。

希格斯粒子于2012年7月在LHC上的ATLAS和CMS实验中被发现,这是粒子物理研究的重要里程碑。它的发现对认识质量起源、完备标准模型、统一各种相互作用有重要意义。希格斯粒子的产生主要包含4种不同的模式,分别为胶子熔合、VBF、W/Z玻色子伴随、顶夸克伴随,其中ggH约占88%,VBF约占7%,其余两种合计5%。2012年7月希格斯粒子的发现以ggH产生模式为主要贡献。

优德88手机版 1

优德88手机版 2

这次ATLAS通过VBF H→γγ观测到的信号是标准模型预测的2倍。但考虑到数据统计量局限以及尚未得到其它希格斯末态和CMS实验的证实,研究人员预计在未来1-2年RUN2上3倍于当前的数据会对是否有标准模型新物理有一个回答。

博科园:通过在许多不同的希格斯玻色子衰变通道中进行搜索而完成,包括衰变为两个W或Z玻色子、一对tau轻子、一对b夸克和一对光子,它们的组合确定了ttH产量,显着性为6.3个标准差。单是双光子通道,使用ATLAS 2015 - 2017年记录的80 fb-1数据,观测显着性为4.1个标准差(假设ttH生产按标准模型预测发生,预计为3.7个标准差)。ATLAS的合作提出了一个更新测量ttH生产在双光子通道

每一个过程都带来了对希格斯玻色子性质的独特见解,由于大型强子对撞机产生了数量空前的希格斯玻色子,上述所有的产生和衰变模式现在都已被观测到。ATLAS协商会提出了一个新的结果,使用2017年收集的数据,这些过程的每一个测量值都达到了五个标准差的显着性阈值,超过了这个阈值,就认为它们的存在。希格斯玻色子产生和衰变的大多数组合产量已经被测量,并已被发现与标准模型预测一致。假设质子-质子碰撞在13tev时发生衰变,按照标准模型的预测。对每一种生产模式的横截面进行测量,是迄今为止获得最精确的测量。

另外,高能所ATLAS组的梁志均、刘波、娄辛丑小组于今年5月发表了在ATLAS实验上首次通过H 末态寻找新共振态的文章(arXiv: 1805.01908)。该小组通过使用喷注微结构与基于径迹的喷注重建等新方法识别希格斯粒子的双底夸克末态,并首次设定了H 新共振态的产生截面上限,并把该末态的新共振态质量上限提高到3TeV以上。ATLAS合作组非常重视该结果,并为该文章撰写物理简报并广泛分享到实验组主页与社交网络中。

优德88手机版 3

优德88手机版 4

目前,希格斯粒子研究的重点是实现希格斯粒子产生模式和不同衰变道的首次观测,希格斯粒子的自旋、宇称、散射截面和耦合等测量。这些测量对深入理解希格斯粒子的性质,探测是否有标准模型的新物理有重要意义。北京大学、北京航空航天大学、中科院高能所、南京大学、清华大学、山东大学、上海交通大学、中国科学技术大学的ATLAS和CMS组在上述相关课题的希格斯玻色子研究中非常活跃并作出显著性贡献。

可视化的一个事件tt?H分析,事件包含两个光子候选体,而b-喷流显示为黄色锥。图片:ATLAS Collaboration/CERN

横截面时间分支部分主要希格斯生产模式在大型强子对撞机(ggF VBF, VH和t tH)在每一个相关的衰变模式(WW,γγZZ,ττ,bb)。所有值都标准化为标准模型预测。此外,还显示了每个生产截面的综合结果,假设分支比为每个衰减模式的标准模型值。图片:ATLAS Collaboration/CERN

这两项研究工作得到了中科院前沿科学重点研究项目、中科院“千人计划”启动基金、国家自然基金委和科技部的资助。

该结果检验了2015年至2018年间收集的139 fb-1完整运行的2数据集,以观察单个通道的ttH生产,显着性为4.9个标准差。新结果中使用的分析技术与之前发表的分析中使用技术密切相关——只有少数例外。为了应对2018年密集的数据采集条件,ATLAS物理学家修改了数据校准和选择机制。特别地,这个结果使用了一个修正程序来区分产生的光子。例如,从希格斯玻色子衰变到那些由强子喷射引起的衰变,以及一个自适应的光子能量校准。

优德88手机版 5

优德88手机版 6

优德88手机版 7

物理学家也开始以一种新的方式探索希格斯玻色子之谜,在最新的分析中,阿特拉斯物理学家们没有把希格斯玻色子包含在主要的产生和衰变模式中,而是分别测量了相空间较小区域的希格斯玻色子拓扑结构:希格斯玻色子横向动量的不同范围、伴生喷流的数量、伴生弱玻色子和顶夸克的数量和运动特性。使用这些被称为“简化模板截面”的小拼图,物理学家可以更好地将测量过程从理论性质的解释中分离出来。最后,它提供了在大型强子对撞机上希格斯玻色子耦合的更细粒度图像,并对标准模型进行了更严格的测试。

图:希格斯衰变到双光子的道的双光子质量分布图

双光子不变质谱中的第t个信号,不同分析类别事件根据类别对ttH信号的敏感性进行加权。在红色曲线中,ttH信号表现为局部共振凸起,表示与信号数据和背景形状的匹配。其他希格斯玻色子产生模式对共振峰的贡献较小,如绿色虚线所示。图片:ATLAS Collaboration/CERN

优德88手机版 8

优德88手机版,此外,ATLAS还对强子射流进行了新校准,特别是对那些来自底夸克的强子射流进行了校准。ttH截面乘以希格斯-双光子分支分数(希格斯玻色子衰变为光子对的概率)被测得为1.58±0.39 fb。其与标准模型预测的比值为1.38±0.41,与unity一致。ATLAS现在正致力于将双光子通道分析扩展到完整运行的2数据集,双光子通道对ttH和其他希格斯粒子产生模式都很敏感。这一完整的双光子测量将允许对希格斯机制进行更加敏感的测试,并将进一步完善ttH测量。

在分析中考虑的STXS区域中,有些区域已经在LHC上进行了较高精度的测量,但到目前为止没有发现与标准模型的偏离。这些测量结果使物理学家进一步提高了对希格斯玻色子与其他基本粒子耦合特性的灵敏度。此外,还对新的物理理论设置了约束,比如引入更多希格斯玻色子的“双希格斯双重态模型”,以及hMSSM超对称模型,这些理论比阿特拉斯之前报道的更为严格。随着更多来自Run 2和Run 2之后的数据的加入,这些测量数据将继续得到改善,从而为希格斯玻色子性质提供一幅更加精细的图像。

优德88手机版 9

优德88手机版 10

博科园-科学科普|研究/来自: ATLAS Experiment

博科园-科学科普|研究/来自: ATLAS Experiment

博科园-传递宇宙科学之美

参考期刊文献:《美国国家科学院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1820354116

博科园-传递宇宙科学之美

本文由优德88官方网站手机版发布于优德88手机版,转载请注明出处:双光子通道中希格斯玻色子与顶夸克的耦合,希

关键词:

【优德88手机版】马赛纳米所在柔性可穿戴电子及

方今人工智能疾迈锐宝飞,各体系人功用智能手机器人无独有偶,触觉感知是全人类和前景智能机器研究物理世界的...

详细>>

招生布告,蒙得维的亚先进院磁共振脂肪测量温

不久前,中国科高校温哥华先进技巧钻探院印象主旨郑海荣公司在磁共振脂肪测量温度和胎儿成像方面获得新进展,...

详细>>

深圳先进院形状记忆微阵列研究获进展,理化所

近日,中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学实验室研究员王树涛团队提出了结合固液气三相接触线调控和电...

详细>>

阿塔兰特,小编校第叁遍拿走国家自然科学基金

乏燃料后管理是核燃料循环的关键环节,是制约核电可持续发展的瓶颈难点。借助于加速器驱动系统庞大的外源中子...

详细>>