Коллаборация ATLAS установила рекордные пределы самовзаимодействия бозона Хиггса
Один из ключевых нерешённых вопросов современной физики частиц — как бозон Хиггса взаимодействует сам с собой. Это считается крайне важным для понимания того, как формировалась Вселенная после Большого взрыва и как элементарные частицы получили массу.
Коллаборация ATLAS представила новый результат, в котором изучается один из наиболее информативных каналов распада пары бозонов Хиггса. В этом сценарии один бозон распадается на два фотона, а второй — на пару b-кварков. Такое событие считается особенно ценным из-за высокой точности измерений, несмотря на его редкость.
В анализе объединены все данные второго этапа работы LHC Run 2 (2015–2018 годы) и часть данных LHC Run 3 (2022–2024 годы). Это позволило существенно увеличить статистическую точность. В сумме использовано более 300 обратных фемтобарн данных — где один фемтобарн соответствует примерно 100 триллионам протон-протонных столкновений.
Событие-кандидат на столкновение двух бозонов Хиггса, в результате которого один бозон распадается на два фотона, а другой — на пару нижних кварков. Два потока частиц, исходящие от нижних кварков, представлены бирюзовыми конусами, а два фотона — жёлтыми.Источник: ATLAS / CERN
Такая статистика критична, потому что рождение пары бозонов Хиггса — чрезвычайно редкое событие: оно происходит примерно один раз на триллион столкновений. Дополнительную сложность создаёт «фон» — стандартные процессы, которые выглядят почти так же, как искомый сигнал.
Чтобы отделить сигнал от фона, физики применили продвинутые методы анализа данных, включая алгоритмы машинного обучения. Это позволило повысить чувствительность эксперимента к столь редкому процессу.
В результате команда получила более строгие ограничения на параметры взаимодействия. В частности, величина самовзаимодействия бозона Хиггса (относительно предсказаний Стандартной модели) ограничена диапазоном от −1,6 до 6,6. Также уточнены пределы для взаимодействия двух бозонов Хиггса с векторными бозонами (W и Z): этот параметр ограничен диапазоном от −0,5 до 2,6 относительно теоретического значения.
Полученные результаты показывают, что эксперимент постепенно выходит на чувствительность, достаточную для изучения парного рождения бозонов Хиггса в «золотом» канале. Это ключевой шаг к прямому измерению самовзаимодействия — одного из фундаментальных параметров современной физики.
Работа закладывает основу для будущих измерений, которые станут возможны после анализа полного набора данных Run 3 и запуска масштабной модернизации Большого адронного коллайдера High-Luminosity LHC. Ожидается, что это позволит существенно повысить точность и, возможно, выявить отклонения от Стандартной модели. Именно такие отклонения могут указать на новую физику за её пределами — и приблизить понимание того, как устроена Вселенная на самых фундаментальных уровнях.
© iXBT
