Luglio 14, 2024

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Atlas approfondisce De Higgs

Atlas approfondisce De Higgs

Vista evento di un evento del filtro D-Higgs catturato nel 2017. (Foto: collaborazione ATLAS/CERN)

Ricorda quanto è stato difficile trovarne uno bosone di Higgs? Prova a trovarne due nello stesso posto allo stesso tempo. Questo affascinante processo, noto come produzione di D-Higgs, può raccontare agli scienziati l’autointerazione del bosone di Higgs. Studiandoli, i fisici possono misurare la forza dell'”autoaccoppiamento” del bosone di Higgs, che è un aspetto fondamentale… Modulo standard Che collega il meccanismo di Higgs e la stabilità dell’universo.

Cercare la produzione di un doppio di Higgs è un compito particolarmente difficile. È un processo molto raro, circa 1.000 volte più raro di un singolo bosone di Higgs. Durante l’intera corsa 2 di Large Hadron Collider (LHC), si prevede che in ATLAS verranno prodotti solo poche migliaia di eventi di de Higgs, rispetto ai 40 milioni di collisioni che si verificano ogni secondo. Allora come possono i fisici trovare questi rari aghi nel pagliaio dei dati? Un modo per rendere più semplice la ricerca della produzione binaria di Higgs è cercarla in più posti. Osservando i diversi modi in cui un de Higgs può decadere (modalità di decadimento) e raggruppandoli insieme, i fisici possono massimizzare le loro possibilità di trovare e studiare una produzione di de Higgs.

Ricercatori dentro Collaborazione Atlante Ora sono stati rilasciati La ricerca più sensibile Per produrre il doppietto di Higgs e la sua autoconiugazione fino ad oggi, è stato ottenuto combinando cinque studi sul doppietto di Higgs dai dati di LHC Run 2. Questo nuovo risultato è la loro ricerca più completa fino ad oggi, coprendo più della metà di tutti i possibili D-. Eventi di Higgs in ATLAS.

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I cinque studi individuali di questa raccolta si sono concentrati su diversi tipi di decadimento, ciascuno con i propri pro e contro. Ad esempio, il modello di decadimento di de Higgs più probabile è in quattro quark bottom. Tuttavia, il modello standard Operazioni QCD Probabilmente creerebbe anche quattro quark down, rendendo difficile distinguere un evento di de Higgs da questo processo di fondo. Il decadimento del D Higgs in due quark down e due leptoni tau ha un moderato inquinamento di fondo, ma è cinque volte meno comune e contiene neutrini che sfuggono inosservati, complicando la capacità dei fisici di ricostruire il decadimento. Il decadimento in più leptoni, sebbene non molto raro, ha firme complesse. Altri decadimenti di de Higgs sono molto più rari, come il decadimento di due quark bottom e due fotoni. Questo stato finale rappresenta solo lo 0,3% del decadimento totale del doppio Higgs, ma ha una firma più pulita e una contaminazione di fondo molto inferiore.

Combinando i risultati della ricerca per ciascuno di questi decadimenti, i ricercatori sono riusciti a scoprire che la probabilità di produrre due bosoni di Higgs esclude valori più di 2,9 volte le previsioni del Modello Standard. Questo risultato è ad un livello di confidenza del 95%, con una sensibilità attesa di 2,4 (assumendo che questo processo non esista in natura). Sono stati anche in grado di fornire vincoli sulla forza dell’autoaccoppiamento del bosone di Higgs, ottenendo la migliore sensibilità finora per questo importante osservabile. Hanno scoperto che l’entità della costante di autoaccoppiamento di Higgs e la forza dell’interazione tra due bosoni di Higgs e due bosoni vettoriali concordano con le previsioni del Modello Standard.

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Questo risultato combinato rappresenta una pietra miliare nello studio della produzione del sistema binario di Higgs. Ora, i ricercatori ATLAS hanno messo gli occhi sui dati dell’LHC Run 3 in corso e dell’imminente LHC run ad alta luminosità. Usando questi dati, i fisici potrebbero finalmente essere in grado di osservare la produzione della sfuggente coppia bosone di Higgs.

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