の最初の兆候が発表されている。 第40回ICHEP会議では、アトラスとCMSの実験は、ヒッグス粒子が二つのミューオンに崩壊することを示す新しい結果を発表しました。 ミューオンは、宇宙の物質含有量を構成する素粒子の一つである電子のより重いコピーです。 電子は第一世代の粒子に分類されますが、ミューオンは第二世代に属します。 ヒッグス粒子がミューオンに崩壊する物理過程は、5000のヒッグス粒子がミューオンに崩壊するというまれな現象である。 これらの新しい結果は、ヒッグス粒子が第二世代の素粒子と相互作用することを初めて示しているため、基礎物理学にとって極めて重要です。

CERNの物理学者は、この非常に特殊な粒子の性質を調べるために、2012年の発見以来、ヒッグス粒子を研究してきました。 大型ハドロン衝突型加速器での陽子衝突から生成されたヒッグス粒子は、ほぼ瞬時に他の粒子に崩壊する（崩壊と呼ばれる）。 ヒッグス粒子の性質を研究する主な方法の一つは、それが様々な基本粒子と崩壊速度にどのように崩壊するかを分析することです。

CMSは3シグマでこの崩壊の証拠を達成したため、ヒッグス粒子が統計的なゆらぎからミューオン対に崩壊するのを見る機会は700分の一未満であることを意味する。 アトラスのツーシグマの結果は、チャンスが40で一つであることを意味します。 両方の結果の組み合わせは、3シグマをはるかに上回る有意性を増加させ、二つのミューオンへのヒッグス粒子崩壊の強力な証拠を提供するであろう。CMSは、ヒッグス粒子のミュオンへの崩壊に対するこの感度を達成し、このプロセスの最初の実験的証拠を示すことを誇りに思っています。

ヒッグス粒子は、標準モデルの予測と一致して第二世代の粒子とも相互作用するようであり、次の実行で収集することが期待されるデータでさらに精

ヒッグス粒子は、ブロウト-イングルルト-ヒッグス機構を介して、それが相互作用する素粒子に質量を与えるヒッグス場の量子現れです。 ヒッグス粒子が異なる粒子に崩壊する速度を測定することによって、物理学者はヒッグス場との相互作用の強さを推測することができます。 これまでのところ、アトラスとCMSの実験では、ヒッグス粒子がWやZなどの異なるタイプのボソンに崩壊し、タウレプトンなどの重いフェルミオンに崩壊することが観察されている。 最も重いクォークである上部と下部との相互作用は、2018年に測定されました。 ミューオンは比較してはるかに軽く、ヒッグス場との相互作用は弱い。 したがって、ヒッグス粒子とミューオンの間の相互作用は、LHCでは以前に見られていなかった。

“ヒッグス粒子のこの証拠は、第二世代の物質粒子に崩壊し、非常に成功したRun2ヒッグス物理プログラムを補完します。 ヒッグス粒子の特性の測定は精度の新しい段階に達しており、まれな減衰モードに対処することができます。 これらの成果は、大規模なLHCデータセット、ATLAS検出器の優れた効率と性能、および新しい分析技術の使用に依存しています”とATLASの広報担当者であるKarl Jakobsは述

これらの研究をさらに困難にするのは、LHCでは、二つのミューオンに崩壊するすべての予測されたヒッグス粒子について、予想される実験的な署名を模倣する他のプロセスによって生成される何千ものミューオン対があるということです。 ヒッグス粒子のミューオンへの崩壊の特徴的な特徴は、ヒッグス粒子の質量である125GeVのミューオン対の質量の近くにクラスターする小さな過剰な事象である。 ヒッグス粒子をミューオン対相互作用に単離することは容易なことではない。 これを行うために、両方の実験は、ヒッグス粒子の崩壊からミュオン候補のエネルギー、運動量および角度を測定する。 さらに、洗練された背景モデリング戦略や機械学習アルゴリズムなどの高度な技術などの方法によって、解析の感度が向上しました。 CMSは四つの別々の解析を組み合わせ、それぞれが特定のヒッグス粒子生成モードの可能な信号と物理イベントを分類するために最適化されました。 アトラスは、特定のヒッグス粒子の生産モードを対象とした20のカテゴリにイベントを分けた。

これまでのところ、標準モデルの予測と一致する結果は、LHCの第二の実行から収集された完全なデータセットを使用しました。 ATLASとCMSの共同研究は、粒子加速器の次の実行からより多くのデータを記録し、高光度LHCを使用することで、ヒッグス粒子の2つのミューオンへの崩壊の発見を確立し、ヒッグス粒子のこの崩壊モードに影響を与える標準モデルを超えた物理学の可能性のある理論を制限するのに必要な感度（5シグマ）に達することを期待しています。

リンク

科学材料
論文：
CMS物理分析の概要：https://cds.cern.ch/record/2725423
ARXIV上のアトラス紙：https://arxiv.org/abs/2007.07830

物理ブリーフィング：
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
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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