|
Ключ к пониманию стабильности Вселенной
|
|
|
|
Помните, как трудно было найти один бозон Хиггса? Попробуйте найти два бозона Хиггса в одном и том же месте в одно и то же время. Этот увлекательный процесс, известный как производство ди-Хиггса, может рассказать ученым о самовзаимодействии бозона Хиггса. Изучая его, физики могут измерить силу "самосвязи" бозона Хиггса, которая является фундаментальным аспектом стандартной модели, связывающей механизм Хиггса и стабильность нашей Вселенной. Поиск ди-хиггсовского излучения является особенно сложной задачей. Это очень редкий процесс, примерно в 1000 раз более редкий, чем образование одного бозона Хиггса. Ожидается, что за время всего второго запуска Большого адронного коллайдера (БАК) в ATLAS произошло всего несколько тысяч ди-хиггсовских событий, по сравнению с 40 миллионами столкновений, которые происходят каждую секунду. Итак, как же физикам найти эти редкие иголки в стоге сена данных? Один из способов упростить поиск ди-хиггсовского излучения - это искать его в нескольких местах.
|
|
|
|
Рассматривая различные способы распада ди-Хиггса (режимы распада) и объединяя их, физики могут максимально увеличить свои шансы на обнаружение и изучение ди-хиггсовского излучения. Исследователи из коллаборации ATLAS опубликовали результаты самого тщательного на сегодняшний день поиска ди-хиггсовского образования и самосвязи, которые были получены путем объединения данных пяти ди-хиггсовских исследований на БАКЕ Run 2. Этот новый результат является наиболее полным на сегодняшний день, охватывая более половины всех возможных событий, связанных с ди-Хиггсом, в АТЛАСЕ. Результаты исследования также размещены на сервере препринтов arXiv. Пять отдельных исследований в рамках этой комбинации были посвящены различным способам распада, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Например, наиболее вероятным способом распада ди-Хиггса является распад на четыре нижних кварка. Однако процессы КХД стандартной модели также, вероятно, приводят к образованию четырех нижних кварков, что затрудняет дифференциацию ди-хиггсовского события от этого фонового процесса.
|
|
|
Ди-хиггсовский распад на два нижних кварка и два тау-лептона имеет умеренное фоновое загрязнение, но встречается в пять раз реже и содержит нейтрино, которые остаются незамеченными, что затрудняет физикам реконструкцию процесса распада. Распад на несколько лептонов, хотя и не слишком редкий, имеет сложные сигнатуры. Другие ди-хиггсовские распады еще более редки, например, распад на два нижних кварка и два фотона. На это конечное состояние приходится всего 0,3% от общего числа ди-хиггсовских распадов, но оно имеет более четкую сигнатуру и гораздо меньшее фоновое загрязнение. Объединив результаты поиска каждого из этих распадов, исследователи смогли обнаружить, что вероятность образования двух бозонов Хиггса исключает значения, более чем в 2,9 раза превышающие предсказание стандартной модели. Этот результат соответствует уровню достоверности 95% с ожидаемой чувствительностью 2,4 (при условии, что этот процесс отсутствует в природе).
|
|
|
|
Исследователи также смогли установить ограничения на силу самосвязи бозона Хиггса, добившись наилучшей чувствительности к этому важному наблюдаемому объекту. Они обнаружили, что величина постоянной самосвязи Хиггса и сила взаимодействия двух бозонов Хиггса и двух векторных бозонов согласуются с предсказаниями стандартной модели. Этот совокупный результат является важной вехой в изучении происхождения ди-Хиггса. Теперь исследователи ATLAS сосредоточились на данных, полученных в ходе текущего запуска БАК-3 и предстоящей эксплуатации БАК с высокой светимостью. Обладая этими данными, физики, возможно, наконец-то смогут наблюдать за образованием неуловимой пары бозонов Хиггса.
|
|
|
|
Источник
|
