ATLAS实验观察到希格斯玻色子的衰变特征

候选事件显示,用于产生希格斯玻色子衰变为两个b夸克(蓝色锥)以及瓦斯玻色子衰变为介子(红色)和中微子。© ATLAS / CERN

欧洲核子研究组织大型强子对撞机(LHC)的ATLAS协作–终于-观察到希格斯玻色子衰变成一对底部(b)夸克。预计这种难以捉摸的相互作用将构成希格斯玻色子衰变的近60%,因此,这是造成希格斯自然宽度的主要原因。然而,在2012年发现希格斯玻色子之后,花了六年多的时间才完成了这一观测。

迄今为止,这种观察是ATLAS进行的最苛刻的分析之一。马克斯·普朗克物理研究所所长,ATLAS合作委员会前主席Siegfried Bethke解释了以下原因:大型强子对撞机利用很高的能量迫使质子碰撞。这些碰撞会产生大量的夸克。要将希格斯玻色子衰变所产生的夸克与该b夸克海洋中的所有其他夸克区分开来,这是一个巨大的挑战–甚至比试图在著名的干草堆中找到一根针还要糟糕!

因此,分析团队将重点放在特定的特征上,首先是希格斯玻色子与光子的重联子W或Z玻色子共同产生的结果,它们共同在物质的原始构造体之间传递了电弱力。这产生了一个特别清晰的信号-这种方法被证明是非常成功的。

“ ATLAS自豪地宣布对这一重要且具有挑战性的希格斯玻色子衰变进行观测,” ATLAS发言人卡尔·雅各布斯(Karl Jakobs)说。“虽然结果肯定是对标准模型的确认,但对于我们的分析团队来说,同样是胜利。在大型强子对撞机的早期准备期间,人们对能否实现这一观察结果表示怀疑。我们的成功归功于LHC和ATLAS检测器的出色性能,以及将高度复杂的分析技术应用于我们的大型数据集。”

ATLAS协作组织于7月9日在2018年国际高能物理大会(http://atlas.cern/updates/physics-briefing/higgs-observed-decaying-b-quarks)上首次提出了该观测结果的初步结果( ICHEP)。今天,在与CMS共同举办的研讨会上,ATLAS展示了已提交给物理快报B的结果。这些结果是通过使用机器学习技术和新的分析技术来实现的,达到了5.4个标准差的显着性。物理学家认为五个标准差是他们宣称发现超过的重要阈值。

这些观察结果标志着希格斯玻色子研究的新里程碑,补充了有关该基本粒子产生和衰变机理的最新研究成果(https://www.mpp.mpg.de/en/what-s-new/news/detail / wissenschaftler-beobachten-kopplung-des-higgs-bosons-an-top-quarks /以及http://atlas.cern/updates/physics-briefing/higgs-couples-heaviest-lepton)。

ATLAS从观察到其属性的精确测量过渡。“我们现在有机会以前所未有的方式研究希格斯玻色子,并将能够进一步挑战粒子物理学的标准模型,”卡尔·雅各布斯总结道。

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