位于歐洲核子中心（CERN）的超環(huán)面儀器（ATLAS）合作組在最新發(fā)表的文章（arXiv:1802.04146）中宣稱通過希格斯粒子產(chǎn)生的第二大模式——矢量玻色子熔合（VBF）衰變到雙光子道（H→γγ） 的過程中觀測(cè)到約5σ的信號(hào)（圖1） 。這是在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）單個(gè)實(shí)驗(yàn)上首次得出這樣的分析結(jié)果。高能所ATLAS組方亞泉、章宇小組在該項(xiàng)研究中做出了主導(dǎo)貢獻(xiàn)。此項(xiàng)工作對(duì)研究希格斯粒子的產(chǎn)生模式、電弱相互作用以及新物理具有重要意義。
希格斯粒子于2012年7月在LHC上的ATLAS和CMS實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)，這是粒子物理研究的重要里程碑。它的發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)質(zhì)量起源、完備標(biāo)準(zhǔn)模型、統(tǒng)一各種相互作用有重要意義。希格斯粒子的產(chǎn)生主要包含4種不同的模式，分別為膠子熔合（ggH）、VBF、W/Z玻色子伴隨（W/ZH）、頂夸克伴隨（ttH），其中g(shù)gH約占88%，VBF約占7%，其余兩種合計(jì)5%。2012年7月希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)以ggH產(chǎn)生模式為主要貢獻(xiàn)。
這次ATLAS通過VBF H→γγ觀測(cè)到的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)的2倍。但考慮到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量局限以及尚未得到其它希格斯末態(tài)和CMS實(shí)驗(yàn)的證實(shí)，我們預(yù)計(jì)在未來1-2年RUN2上3倍于當(dāng)前的數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)是否有標(biāo)準(zhǔn)模型新物理有一個(gè)回答。
另外，我所ATLAS組的梁志均、劉波小組于今年5月發(fā)表了在ATLAS實(shí)驗(yàn)上首次通過H(bb)+末態(tài)尋找新共振態(tài)的文章（arXiv: 1805.01908）。該小組通過使用噴注微結(jié)構(gòu)與基于徑跡的噴注重建等新方法識(shí)別希格斯粒子的雙底夸克末態(tài)，并首次設(shè)定了H+新共振態(tài)的產(chǎn)生截面上限，并把該末態(tài)的新共振態(tài)質(zhì)量上限提高到3TeV以上。ATLAS合作組非常重視該結(jié)果，并為該文章撰寫物理簡(jiǎn)報(bào)并廣泛分享到實(shí)驗(yàn)組主頁與社交網(wǎng)絡(luò)中（圖2）。
目前，希格斯粒子研究的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)希格斯粒子產(chǎn)生模式和不同衰變道的首次觀測(cè)，希格斯粒子的自旋、宇稱、散射截面和耦合等測(cè)量。這些測(cè)量對(duì)深入理解希格斯粒子的性質(zhì)，探測(cè)是否有標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理有重要意義。北京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中科院高能物理研究所、南京大學(xué)、清華大學(xué)、山東大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的ATLAS和CMS組在上述相關(guān)課題的希格斯玻色子研究中非?；钴S并作出顯著性貢獻(xiàn)。
這兩項(xiàng)研究工作得到了中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國(guó)家自然基金委和科技部的資助。
圖1： 希格斯衰變到雙光子的道的雙光子質(zhì)量分布圖
圖2： ATLAS實(shí)驗(yàn)組主頁對(duì)高能所小組主導(dǎo)的H(bb)+末態(tài)尋找新共振態(tài)結(jié)果的物理簡(jiǎn)介與報(bào)道。右上圖為13TeV質(zhì)子對(duì)撞數(shù)據(jù)中H(bb)+的質(zhì)量分布圖
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