Geneve. På den 40.ichep-konference annoncerede ATLAS-og CMS-eksperimenterne nye resultater, der viser, at Higgs boson henfalder til to muoner. Muonen er en tungere kopi af elektronen, en af de elementære partikler, der udgør universets stofindhold. Mens elektroner klassificeres som en første generations partikel, hører muoner til anden generation. Fysikprocessen af Higgs boson henfalder til muoner er et sjældent fænomen, da kun omkring en Higgs boson i 5000 henfalder til muoner. Disse nye resultater har afgørende betydning for grundlæggende fysik, fordi de for første gang indikerer, at Higgs boson interagerer med anden generation af elementære partikler.fysikere ved CERN har studeret Higgs boson siden sin opdagelse i 2012 for at undersøge egenskaberne af denne meget specielle partikel. Higgs boson, produceret fra protonkollisioner ved Large Hadron Collider, opløses – kaldet henfald – næsten øjeblikkeligt i andre partikler. En af de vigtigste metoder til at studere Higgs bosons egenskaber er ved at analysere, hvordan det henfalder til de forskellige grundlæggende partikler og nedbrydningshastigheden.
CMS opnåede bevis for dette henfald med 3 sigma, hvilket betyder, at chancen for at se Higgs boson henfalde til et muonpar fra Statistisk udsving er mindre end en ud af 700. ATLASS to-sigma-resultat betyder, at chancerne er en ud af 40. Kombinationen af begge resultater ville øge betydningen langt over 3 sigma og giver stærke beviser for Higgs boson henfald til to muoner.
“CMS er stolt over at have opnået denne følsomhed over for henfaldet af Higgs bosoner til muoner og at vise det første eksperimentelle bevis for denne proces. Higgs boson ser ud til at interagere også med anden generations partikler i overensstemmelse med forudsigelsen af standardmodellen, et resultat, der vil blive yderligere raffineret med de data, vi forventer at indsamle i næste løb,” sagde Roberto Carlin, talsmand for CMS-eksperimentet.Higgs boson er kvantemanifestationen af Higgs-feltet, som giver masse til elementære partikler, det interagerer med, via Brout-Englert-Higgs-mekanismen. Ved at måle den hastighed, hvormed Higgs boson henfalder til forskellige partikler, kan fysikere udlede styrken af deres interaktion med Higgs-feltet: jo højere forfaldshastigheden i en given partikel er, desto stærkere er dens interaktion med feltet. Indtil videre har ATLAS-og CMS-eksperimenterne observeret Higgs boson henfalder til forskellige typer bosoner som f.eks. Samspillet med de tungeste kvarker, toppen og bunden, blev målt i 2018. Muoner er meget lettere i sammenligning, og deres interaktion med Higgs-feltet er svagere. Interaktioner mellem Higgs boson og muoner var derfor ikke tidligere set på LHC.
” dette bevis på Higgs boson henfalder til anden generation af stofpartikler supplerer et meget vellykket Run 2 Higgs fysikprogram. Målingerne af Higgs bosons egenskaber har nået et nyt stadium i præcision, og sjældne henfaldstilstande kan løses. Disse resultater er afhængige af det store LHC-datasæt, ATLAS-detektorens fremragende effektivitet og ydeevne og brugen af nye analyseteknikker,” sagde Karl Jakobs, ATLAS-talsmand.
hvad der gør disse undersøgelser endnu mere udfordrende er, at der ved LHC for hver forudsagt Higgs boson, der forfalder til to muoner, er tusindvis af muonpar produceret gennem andre processer, der efterligner den forventede eksperimentelle signatur. Den karakteristiske underskrift af Higgs bosons henfald til muoner er et lille overskud af begivenheder, der klynger sig nær en muon-par masse på 125 GeV, som er massen af Higgs boson. Det er ikke let at isolere Higgs boson til Muon-par-interaktioner. For at gøre det måler begge eksperimenter energi, momentum og vinkler af muon-kandidater fra Higgs bosons forfald. Ud over, analysernes følsomhed blev forbedret gennem metoder såsom sofistikerede baggrundsmodelleringsstrategier og andre avancerede teknikker såsom maskinlæringsalgoritmer. CMS kombinerede fire separate analyser, der hver blev optimeret til at kategorisere fysiske begivenheder med mulige signaler fra en bestemt Higgs boson-produktionstilstand. ATLAS delte deres begivenheder i 20 kategorier, der målrettede specifikke Higgs boson-produktionsformer.
resultaterne, som hidtil er i overensstemmelse med standardmodelforudsigelserne, brugte det fulde datasæt indsamlet fra LHC ‘ s anden kørsel. Med flere data, der skal registreres fra partikelacceleratorens næste løb og med LHC med høj lysstyrke, forventer ATLAS-og CMS-samarbejdet at nå den Følsomhed (5 sigma), der er nødvendig for at etablere opdagelsen af Higgs boson-henfaldet til to muoner og begrænse mulige teorier om fysik ud over standardmodellen, der ville påvirke denne henfaldstilstand for Higgs boson.
LINKS
videnskabelige materialer
papirer:
CMS fysikanalyseoversigt:https://cds.cern.ch/record/2725423
ATLAS paper on archiv: https://arxiv.org/abs/2007.07830
fysik briefinger:
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
