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还记得上帝粒子吗?希格斯玻色子之谜又有新线索啦

88bifa手机版 home必发,位于欧洲核子中心的超环面仪器合作组在最新发表的文章(arXiv:1802.04146)中宣称通过希格斯粒子产生的第二大模式——矢量玻色子熔合衰变到双光子道的过程中观测到约5σ的信号。这是在大型强子对撞机单个实验上首次得出这样的分析结果。中国科学院高能物理研究所ATLAS组方亚泉、章宇、娄辛丑小组在该项研究中做出了主导贡献。此项工作对研究希格斯粒子的产生模式、电弱相互作用以及新物理具有重要意义。

bifa3366.com,早在2012年欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS实验发现了希格斯玻色子,但它与其他粒子的耦合仍然是个谜。幸运的是,大型强子对撞机为测量希格斯玻色子耦合提供了许多窗口。产生希格斯玻色子的主要方式有四种:通过两个胶子粒子的融合(胶子融合,或ggF),通过弱矢量玻色子的融合,或与W或Z玻色子或一个或多个顶夸克的结合。希格斯玻色子可以衰变的主要通道有五个:光子对、W或Z玻色子、tau轻子或b夸克,新研究发现于2019年5月7日公布。

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希格斯粒子于2012年7月在LHC上的ATLAS和CMS实验中被发现,这是粒子物理研究的重要里程碑。它的发现对认识质量起源、完备标准模型、统一各种相互作用有重要意义。希格斯粒子的产生主要包含4种不同的模式,分别为胶子熔合、VBF、W/Z玻色子伴随、顶夸克伴随,其中ggH约占88%,VBF约占7%,其余两种合计5%。2012年7月希格斯粒子的发现以ggH产生模式为主要贡献。

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“上帝粒子”常见衰变终于被“捕获”。图片来源:ATLAS/CERN

这次ATLAS通过VBF H→γγ观测到的信号是标准模型预测的2倍。但考虑到数据统计量局限以及尚未得到其它希格斯末态和CMS实验的证实,研究人员预计在未来1-2年RUN2上3倍于当前的数据会对是否有标准模型新物理有一个回答。

每一个过程都带来了对希格斯玻色子性质的独特见解,由于大型强子对撞机产生了数量空前的希格斯玻色子,上述所有的产生和衰变模式现在都已被观测到。ATLAS协商会提出了一个新的结果,使用2017年收集的数据,这些过程的每一个测量值都达到了五个标准差的显着性阈值,超过了这个阈值,就认为它们的存在。希格斯玻色子产生和衰变的大多数组合产量已经被测量,并已被发现与标准模型预测一致。假设质子-质子碰撞在13tev时发生衰变,按照标准模型的预测。对每一种生产模式的横截面进行测量,是迄今为止获得最精确的测量。

与世界上最大的原子加速器一起工作的物理学家如今发现最新、最奇怪的粒子——希格斯玻色子在大部分时间里都在衰变。作为一个重量为130个质子的亚原子粒子,“上帝粒子”希格斯玻色子持续的时间仅有1纳秒的一万亿分之十,随后它便衰变为更小的粒子。

另外,高能所ATLAS组的梁志均、刘波、娄辛丑小组于今年5月发表了在ATLAS实验上首次通过H+末态寻找新共振态的文章(arXiv: 1805.01908)。该小组通过使用喷注微结构与基于径迹的喷注重建等新方法识别希格斯粒子的双底夸克末态,并首次设定了H+新共振态的产生截面上限,并把该末态的新共振态质量上限提高到3TeV以上。ATLAS合作组非常重视该结果,并为该文章撰写物理简报并广泛分享到实验组主页与社交网络中。

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用瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室的大型强子对撞机工作的物理学家8月28日报告说,已经发现了希格斯粒子衰变为一个叫做底夸克的粒子和它的反物质对应物——一个反底夸克。这一“常见衰变”的捕获被研究人员看作是探索希格斯玻色子的里程碑。

目前,希格斯粒子研究的重点是实现希格斯粒子产生模式和不同衰变道的首次观测,希格斯粒子的自旋、宇称、散射截面和耦合等测量。这些测量对深入理解希格斯粒子的性质,探测是否有标准模型的新物理有重要意义。北京大学、北京航空航天大学、中科院高能所、南京大学、清华大学、山东大学、上海交通大学、中国科学技术大学的ATLAS和CMS组在上述相关课题的希格斯玻色子研究中非常活跃并作出显著性贡献。

横截面时间分支部分主要希格斯生产模式在大型强子对撞机(ggF VBF, VH和t + tH)在每一个相关的衰变模式(WW,γγZZ,ττ,bb)。所有值都标准化为标准模型预测。此外,还显示了每个生产截面的综合结果,假设分支比为每个衰减模式的标准模型值。图片:ATLAS Collaboration/CERN

根据粒子物理学标准模型预测,57%的时间内希格斯玻色子都会衰变成一对底夸克,也就是6种夸克中第二重的夸克。然而具有讽刺意味的是,观察到这种衰变是非常困难的,因为LHC中极其混乱的碰撞产生了大量的底夸克和反底夸克,从而掩盖了所需的信号。