Ženeva. Na 40. konferenci ICHEP experimenty ATLAS a CMS oznámily nové výsledky, které ukazují, že Higgsův boson se rozkládá na dva miony. Mion je těžší kopie elektronu, jedné z elementárních částic, které tvoří hmotný obsah vesmíru. Zatímco elektrony jsou klasifikovány jako částice první generace, miony patří do druhé generace. Fyzikální proces rozpadu Higgsova bosonu na miony je vzácný jev, protože pouze asi jeden Higgsův boson v 5000 se rozpadá na miony. Tyto nové výsledky mají zásadní význam pro základní fyziku, protože poprvé naznačují, že Higgsův boson interaguje s elementárními částicemi druhé generace.
fyzici v CERNu studují Higgsův boson od jeho objevu v roce 2012, aby zkoumali vlastnosti této velmi speciální částice. Higgsův boson, produkovaný protonovými srážkami na Large Hadron Collider, se téměř okamžitě rozpadá – označovaný jako rozpad – na jiné částice. Jednou z hlavních metod studia vlastností Higgsova bosonu je analýza toho, jak se rozkládá na různé základní částice a rychlost rozpadu.
CMS dosáhl důkazu tohoto rozpadu pomocí 3 sigma, což znamená, že pravděpodobnost, že se Higgsův boson rozpadne na mionový pár ze statistické fluktuace, je menší než jedna ze 700. Výsledek dvou sigmáků znamená, že šance je jedna ku 40. Kombinace obou výsledků by význam výrazně zvýšila 3 sigma a poskytuje silný důkaz pro rozpad Higgsova bosonu na dva miony.
“ CMS je hrdý na to, že dosáhl této citlivosti na rozpad higgsových bosonů na miony a ukázal první experimentální důkazy pro tento proces. Higgsův boson se zdá pracovat také s druhé generace částic ve shodě s předpovědí Standardního Modelu, výsledek, který bude dále upravovány údaje, které jsme očekávat, že sbírat v dalším běhu,“ řekl Roberto Carlin, mluvčí CMS experiment.
Higgsův boson je kvantová projevem Higgsova pole, která dává hmotnost elementární částice interaguje s, přes Brout-Englert-Higgsova mechanismu. Měřením rychlosti, při které se Higgsův boson rozpadá na jiné částice, fyzici lze odvodit sílu jejich interakce s Higgsovým polem: čím vyšší je rychlost rozpadu v dané částice, tím silnější jeho interakce s polem. Dosud experimenty ATLAS a CMS pozorovaly, že se Higgsův boson rozpadá na různé typy bosonů, jako jsou W A Z, a těžší fermiony, jako jsou tau leptony. Interakce s nejtěžšími kvarky, horní a dolní, byla měřena v roce 2018. Miony jsou ve srovnání s Higgsovým polem mnohem lehčí a jejich interakce s Higgsovým polem je slabší. Interakce mezi Higgsovým bosonem a muony proto nebyly dříve pozorovány na LHC.
“ tento důkaz rozpadu Higgsova bosonu na částice hmoty druhé generace doplňuje velmi úspěšný program Higgsovy fyziky Run 2. Měření vlastností Higgsova bosonu dosáhlo nové fáze přesnosti a lze řešit vzácné režimy rozpadu. Tyto úspěchy se opírají o velký datový soubor LHC, vynikající účinnost a výkon detektoru ATLAS a použití nových analytických technik, “ řekl Karl Jakobs, mluvčí atlasu.
to, Co dělá tyto studie ještě náročnější je, že v LHC, pro každý předpovídal Higgsův boson rozpadá na dva miony, tam jsou tisíce mionových párů vyrábí prostřednictvím jiných procesů, které napodobují očekává, že experimentální podpis. Charakteristický podpis Higgsova bosonu je rozpadu mionů je malý přebytek událostí, které clusteru poblíž mion-pair hmotnost 125 GeV, což je hmotnost Higgsova bosonu. Izolace Higgsova bosonu na interakce mionových párů není snadný výkon. K tomu oba experimenty měří energii, hybnost a úhly muonu z rozpadu Higgsova bosonu. Kromě toho byla citlivost analýz vylepšena metodami, jako jsou sofistikované strategie modelování pozadí a další pokročilé techniky, jako jsou algoritmy strojového učení. CMS kombinoval čtyři samostatné analýzy, každá optimalizovaná pro kategorizaci fyzikálních událostí s možnými signály specifického režimu produkce Higgsova bosonu. ATLAS rozdělil své události do 20 Kategorie, které se zaměřily na konkrétní režimy produkce Higgsova bosonu.
výsledky, které jsou zatím v souladu s Standardní Model předpovědi, který se používá úplný soubor údajů shromážděných od druhého spuštění LHC. S více údajů, které mají být zaznamenány z urychlovače je další běh a s Vysokou Světelnost LHC, ATLAS a CMS spolupráce očekávat, že k dosažení citlivost (5 sigma) potřebné ke stanovení objev Higgsova bosonu rozpadu na dva miony a omezit možné teorie fyziky za Standardním Modelem, které by mohly ovlivnit tomto režimu útlumu Higgsova bosonu.
ODKAZY
Vědecké materiály
Dokumenty:
CMS fyzikální analýza shrnutí: https://cds.cern.ch/record/2725423
ATLAS papír na arXiv: https://arxiv.org/abs/2007.07830
Fyzika porady:
CMS: https://cmsexperiment.web.cern.ch/news/cms-sees-evidence-higgs-boson-decaying-muons
ATLAS: https://atlas.cern/updates/physics-briefing/new-search-rare-higgs-decays-muons
Event displays and plots:
CMS: https://cds.cern.ch/record/2720665?ln=en
http://cds.cern.ch/record/2725728
ATLAS: https://cds.cern.ch/record/2725717?ln=en
https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGG-2019-14
Photos
CMS detector:
https://cds.cern.ch/record/1344500/files/0712017_02.jpg?subformat=icon-1440
https://cds.cern.ch/record/1431473/files/bul-pho-2007-079.jpg?subformat=icon-1440
ATLAS detector: https://mediastream.cern.ch/MediaArchive/Photo/Public/2007/0706038/0706038_02/0706038_02-A4-at-144-dpi.jpg
https://mediastream.cern.ch/MediaArchive/Photo/Public/2007/0705021/0705021_01/0705021_01-A4-at-144-dpi.jpg
CMS muon system:
https://cds.cern.ch/record/2016944/files/IMG_0267.jpg?subformat=icon-1440
https://cds.cern.ch/record/1431505/files/DSC_1432.jpg?subformat=icon-1440
ATLAS muon spectrometer:
https://mediastream.cern.ch/MediaArchive/Photo/Public/2006/0610010/0610010_02/0610010_02-A4-at-144-dpi.jpg
https://mediastream.cern.ch/MediaArchive/Photo/Public/2007/0707043/0707043_01/0707043_01-A4-at-144-dpi.jpg
