Genebra. Na 40ª conferência ICHEP, os experimentos ATLAS e CMS anunciaram novos resultados que mostram que o bosão de Higgs decai em dois múons. O múon é uma cópia mais pesada do elétron, uma das partículas elementares que constituem o conteúdo de matéria do universo. Enquanto os elétrons são classificados como uma partícula de primeira geração, os múons pertencem à segunda geração. O processo físico do bosão de Higgs decaiu em múons é um fenômeno raro, pois apenas um bosão de Higgs em 5000 decai em múons. Estes novos resultados têm uma importância fundamental para a física fundamental porque indicam pela primeira vez que o bosão de Higgs interage com partículas elementares de segunda geração.os físicos do CERN têm estudado o bosão de Higgs desde a sua descoberta em 2012, a fim de sondar as propriedades desta partícula muito especial. O bosão de Higgs, produzido a partir de colisões de prótons no Grande Colisor de Hádrons, desintegra – se – referido como decaimento-quase instantaneamente em outras partículas. Um dos principais métodos de estudo das propriedades do bosão de Higgs é analisando como ele se decompõe em várias partículas fundamentais e a taxa de desintegração.
CMS alcançou evidência deste decaimento com 3 sigma, o que significa que a chance de ver o bosão de Higgs decaindo em um par de múons por flutuação estatística é menor que um em 700. O resultado de dois sigma do ATLAS significa que as hipóteses são de um em 40. A combinação de ambos os resultados aumentaria a significância bem acima de 3 sigma e proveria fortes evidências para o decaimento do bosão de Higgs para dois múons.
“CMS é orgulhoso de ter alcançado esta sensibilidade ao decaimento dos bosões de Higgs para os múons, e para mostrar a primeira evidência experimental para este processo. O bosão de Higgs parece interagir também com partículas de segunda geração, de acordo com a previsão do modelo padrão, um resultado que será mais refinado com os dados que esperamos coletar na próxima corrida”, disse Roberto Carlin, porta-voz do experimento CMS.o bosão de Higgs é a manifestação quântica do campo de Higgs, que dá massa a partículas elementares com as quais interage, através do mecanismo Brout-Englert-Higgs. Ao medir a taxa a que o bosão de Higgs decai em diferentes partículas, os físicos podem inferir a força de sua interação com o campo de Higgs: quanto maior a taxa de decaimento em uma dada partícula, mais forte sua interação com o campo. Até agora, os experimentos ATLAS e CMS observaram que o bóson de Higgs decai em diferentes tipos de bósons, como W E Z, e férmions mais pesados, como tau leptons. A interação com os quarks mais pesados, o topo e o fundo, foi medida em 2018. Os muões são muito mais leves em comparação e sua interação com o campo de Higgs é mais fraca. As interações entre o bosão de Higgs e os múons não tinham, portanto, sido vistas anteriormente no LHC.
“This evidence of Higgs boson decays to second-generation matter particles complementos a highly successful Run 2 Higgs physics programme. As medições das propriedades do bosão de Higgs atingiram um novo estágio em precisão e modos de decaimento raros podem ser abordados. Estas conquistas dependem do grande conjunto de dados LHC, da excelente eficiência e desempenho do Detector ATLAS e do uso de novas técnicas de análise”, disse Karl Jakobs, porta-voz da ATLAS.
O que torna estes estudos ainda mais desafiadores é que, no LHC, para cada bóson de Higgs predito decaindo para dois múons, existem milhares de pares de muões produzidos através de outros processos que imitam a assinatura experimental esperada. A assinatura característica do decaimento do bosão de Higgs para múons é um pequeno excesso de eventos que se agrupam perto de uma massa de par de múons de 125 GeV, que é a massa do bosão de Higgs. Isolar o bosão de Higgs para as interações muon-pair não é tarefa fácil. Para isso, ambos os experimentos medem a energia, momento e ângulos de candidatos muon da decadência do bosão de Higgs. Além disso, a sensibilidade das análises foi melhorada através de métodos como estratégias sofisticadas de modelização de fundo e outras técnicas avançadas, tais como algoritmos de aprendizagem de máquinas. O CMS combinou quatro análises separadas, cada uma optimizada para categorizar eventos físicos com possíveis sinais de um modo específico de produção de bosões de Higgs. A ATLAS dividiu os seus eventos em 20 categorias que visavam modos específicos de produção de bóson de Higgs.
os resultados, que são até agora consistentes com as previsões do Modelo Padrão, usaram o conjunto completo de dados coletados a partir da segunda execução do LHC. Com mais dados sejam gravados a partir do acelerador de partículas da próxima execução e com a Alta Luminosidade do LHC, o ATLAS e o CMS colaborações esperar para chegar a sensibilidade (5 sigma) é necessário para estabelecer a descoberta do bóson de Higgs decadência para dois muões e limitar as possíveis teorias da física além do Modelo Padrão que afetam este modo de decaimento do bóson de Higgs.
LINKS
Científica materiais
Papéis:
CMS de física, resumo da análise de: https://cds.cern.ch/record/2725423
ATLAS papel no arXiv: https://arxiv.org/abs/2007.07830
Física briefings:
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
