ATLAS實驗首次發現希格斯粒子到正反底夸克對衰變道信號

2020-11-23 上海交通大學新聞網

歐洲核子中心(CERN)大型強子對撞機實驗(LHC)上的ATLAS大型國際實驗合作組於7月9日在ICHEP2018國際高能物理會議上公布了首次發現希格斯粒重要的衰變過程——正反底夸克對衰變（H→bbbar）,詳見：

http://atlas.cern/updates/physics-briefing/higgs-observed-decaying-b-quarks

希格斯玻色子衰變成一對底夸克，是希格斯粒子最頻繁發生的衰變過程，佔比高達58%。觀察到這一衰變過程將填補對希格斯粒子認知的一大空白，對於進一步證實解釋夸克質量的希格斯機制、深入理解並測量希格斯粒子到費米子的湯川耦合係數、驗證標準模型湯川耦合係數的預期及探索可能存在的超越標準模型的新物理具有重要的科學意義。

中國ATLAS組各單位對此次H→bb衰變道的發現做出了重要貢獻。其中，上海交通大學李政道研究所粒子物理與核物理分部和物理與天文學院粒子物理與核物理研究所ATLAS團隊的李數、Chikuma Kato、杭巖峰在H→bb測量靈敏度最高的Z(→ll)H(→bb)雙輕子分析道做出了關鍵性貢獻。

ZH(bb)是ATLAS實驗中重要的物理課題，是希格斯玻色子與標準模型適量玻色子伴隨產生的重要物理過程之一、也是H→bb測量靈敏度最高的分析道。李數、Chikuma Kato、杭巖峰團隊創新性地在llbb衰變末態橫向動力學平衡系統作出限制性擬合（constrain fit），得到b-強子噴注的能量修正與刻度的更高測量精確度，從而大幅提高了希格斯粒子在雙底夸克衰變道的質量重建解析度達40%，進而極大地改善了最終H→bb測量的系統誤差不確定度。H→bb測量目前是系統誤差主導，故該項工作對其最終實現5倍標準偏差統計顯著性測量打下堅實基礎。

Chikuma Kato博士2018年畢業於日本東京大學，博士期間直接參與了多項重要ATLAS實驗前沿物理課題，對於2017年H→bb的首次3倍標準偏差顯著性測量作出重要貢獻，目前任李政道研究所博士後學者，並擔任ATLAS合作組Muon Condition Data的負責人之一。

李數研究員2008年本科畢業於中國科學技術大學，2012年獲得博士；2013-2017年在美國杜克大學從事博士後研究；2017年起作為首位「李政道青年學者」加盟李政道研究所和上海交通大學物理與天文學院核與粒子物理研究所（INPAC）。2009年起從事LHC/ATLAS實驗前沿課題研究，歷任ATLAS合作組蒙特卡洛驗證組負責人(2015-2017)，標準模型電弱物理組負責人(2017-2018)，蒙特卡洛產生子研發組負責人(2018.4-)。重要的研究成果還包括：1)WW玻色子產生截面和反常耦合測量、2)精確測量希格斯粒子的WW衰變道標準模型本底、3)LHC首次發現三玻色子（Z和雙光子）稀有過程及反常耦合測量、4）ATLAS首篇Z+光子+雙噴注純電弱相互作用散射過程測量、5）有效排除750GeV疑似共振態的Z+光子重質量共振態尋找。

參考文獻：https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2018-036

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