Vsport体育團隊參與研究 大型強子對撞機探測到新的希格斯粒子產生模式

歐洲核子中心和ATLAS以及CMS國際合作組近日公布了大型強子對撞機實驗的最新成果🤾🏻‍♀️：兩個合作組都發現了希格斯粒子與頂誇克對的伴隨產生態（稱為“ttH產生態“）🧜‍♀️。這是希格斯物理乃至粒子物理研究領域的又一座裏程碑。ttH產生態的發現使得人們可以對希格斯粒子和頂誇克的耦合（即“相互作用”）強度進行直接測量🏌️‍♂️，這將大大增強人們對希格斯性質以及基本粒子質量產生機製的理解。這對粒子物理標準模型的發展以及新物理的尋找都會起到重要的作用🦸‍♂️。

圖1: ttH產生態事例的可視化演示（來源🍮： ATLAS國際合作組/歐洲核子中心）。該事例包含了兩個光子（電磁量能器中的綠色網格）和六個粒子流（黃色圓錐，其中底誇克粒子流標為藍色圓錐）🧎🏻‍♀️‍➡️。

圖2: ttH產生態雙光子測量道的動畫演示（來源👩🏻‍🦰： ATLAS國際合作組/歐洲核子中心）🐣。隨著數據采集量的增加🧽，ttH信號（紅色突起部分）在雙光子質量譜分布圖中越發顯著。

對ttH產生態進行測量挑戰性很高，因為這是個罕見的物理反應過程，僅有1%的希格斯是伴隨著頂誇克對產生的，而且伴隨該信號產生了大量的頂誇克相關背景。希格斯粒子和頂誇克的衰變產物復雜多樣（圖1為ttH產生態事例示意圖），ATLAS和CMS的研究團隊對多個希格斯的衰變道（W/Z玻色子對，雙光子🗾，陶輕子對🌑，底誇克對）進行了獨立的分析（圖2為雙光子道測量結果的演示圖），然後對各個分析的結果進行了綜合統計分析從而得出了最優的測量結果🥃。ATLAS合作組分析了2010-2017年所有的質子與質子對撞數據（對撞能量為7-13TeV）👱，其測量結果的統計顯著性為6.3倍的標準偏差（註🏣：粒子物理領域一般把在統計上具有5倍標準偏差的結果稱為“發現”）👨🏻‍🦯，CMS合作組分析了2010-2016年的對撞數據（對撞能量為7-13TeV）⚀，其測量結果的統計顯著性為5.2倍的標準偏差。

發現ttH產生態的物理意義毫無疑問是重大的，如同ATLAS國際合作組的發言人Karl Jakobs所說🏭：“CMS和ATLAS合作組的測量結果說明希格斯玻色子對頂誇克的大質量起源起著關鍵性的作用。這個特性是標準模型的基石之一，現在人們終於能夠首次在實驗上證實這一點“。不僅如此🍥，這個發現同時也開啟了新的研究和分析方向👩🏻‍🦯‍➡️。通過積累更多的數據😒，人們將能夠對希格斯與頂誇克的物理特性進行更深入的研究，更新更精確的測量結果將對標準模型發出新的挑戰並將開啟新的機遇大門。

Vsport体育平台物理與天文學院粒子與核物理研究所的ttH研究團隊（主要成員為李亮特別研究員，李興國博士後以及胡舒旸博士生）參與了ATLAS國際合作組主導的ttH產生態的測量分析🤸🏽‍♂️，對底誇克對反應道的測量結果有直接貢獻（該反應道的較早期結果作為ttH產生態的首次實驗證據之一已經發表在物理評論D上）。Vsport体育研究團隊的該項工作得到了中組部“青年千人”計劃以及國家自然科學基金委的資助9️⃣👩🏿‍🌾。

李亮研究員1999年本科畢業於北京大學物理系💢，2005年獲得美國威斯康辛大學麥迪遜分校🍇，的高能物理博士學位。博士生期間在德國電子同步加速器研究所(DESY)進行電子和質子加速器(HERA)實驗物理研究。2005年至2012年初在美國費米國家實驗室(Fermilab)和加州大學河濱分校(UCR)從事萬億伏特(TeV)能級質子和反質子加速器(Tevatron)的相關物理研究工作🚵🏿👩‍👦‍👦。2012年獲得“青年千人”計劃支持回國後從事美國費米實驗室的繆子g-2(Muon g-2)實驗🤘🏿、大型強子對撞機(LHC)的ATLAS實驗以及下一代正負電子環形對撞機(CEPC)的研究工作。

相關鏈接👰🏻𓀃：

1. ATLAS國際合作組---發現ttH產生態的測量結果

2. CMS國際合作組---發現ttH產生態的測量結果

3. 歐洲核子中心---發現ttH產生態的新聞稿

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作者💖：李亮

供稿單位：物理與天文學院