還記得上帝粒子嗎？希格斯玻色子之謎又有新線索啦！

早在2012年歐洲核子研究中心的ATLAS和CMS實驗發現了希格斯玻色子，但它與其他粒子的耦合仍然是個謎。幸運的是，大型強子對撞機為測量希格斯玻色子耦合提供了許多窗口。產生希格斯玻色子的主要方式有四種：通過兩個膠子粒子的融合(膠子融合，或ggF)，通過弱矢量玻色子(VBF)的融合，或與W或Z玻色子(VH)或一個或多個頂夸克(ttH tH)的結合。希格斯玻色子可以衰變的主要通道有五個：光子對、W或Z玻色子、tau輕子或b夸克，新研究發現於2019年5月7日公布。

每一個過程都帶來了對希格斯玻色子性質的獨特見解，由於大型強子對撞機產生了數量空前的希格斯玻色子，上述所有的產生和衰變模式現在都已被觀測到。ATLAS（阿特拉斯）協商會提出了一個新的結果，使用2017年收集的數據，這些過程的每一個測量值都達到了五個標準差的顯著性閾值，超過了這個閾值，就認為它們的存在。希格斯玻色子產生和衰變的大多數組合產量已經被測量(見圖)，並已被發現與標準模型預測一致。假設質子-質子碰撞在13tev時發生衰變，按照標準模型的預測。對每一種生產模式的橫截面進行測量，是迄今為止獲得最精確的測量。

橫截面時間分支部分主要希格斯生產模式在大型強子對撞機(ggF VBF, VH和t tH)在每一個相關的衰變模式(WW,γγZZ,ττ,bb)。所有值都標準化為標準模型預測。此外，還顯示了每個生產截面的綜合結果，假設分支比為每個衰減模式的標準模型值。圖片：ATLAS Collaboration/CERN

物理學家也開始以一種新的方式探索希格斯玻色子之謎，在最新的分析中，阿特拉斯物理學家們沒有把希格斯玻色子包含在主要的產生和衰變模式中，而是分別測量了相空間較小區域的希格斯玻色子拓撲結構：希格斯玻色子橫向動量的不同範圍、伴生噴流的數量、伴生弱玻色子和頂夸克的數量和運動特性。使用這些被稱為「簡化模板截面」(STXS)的小拼圖，物理學家可以更好地將測量過程從理論性質的解釋中分離出來。最後，它提供了在大型強子對撞機上希格斯玻色子耦合的更細粒度圖像，並對標準模型進行了更嚴格的測試。

在分析中考慮的STXS區域中，有些區域已經在LHC上進行了較高精度的測量，但到目前為止沒有發現與標準模型的偏離。這些測量結果使物理學家進一步提高了對希格斯玻色子與其他基本粒子耦合特性的靈敏度。此外，還對新的物理理論設置了約束，比如引入更多希格斯玻色子的「雙希格斯雙重態模型」，以及hMSSM超對稱模型，這些理論比阿特拉斯之前報道的更為嚴格。隨著更多來自Run 2和Run 2之後的數據的加入，這些測量數據將繼續得到改善，從而為希格斯玻色子性質提供一幅更加精細的圖像。

博科園-科學科普｜研究/來自: ATLAS Experiment

參考期刊文獻:《美國國家科學院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1820354116

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