雙光子通道中希格斯玻色子與頂夸克的耦合!

2020-12-06 博科園
博科園：本文為粒子物理學類

2018年歐洲核子研究中心(CERN)ATLAS和CMS合作項目宣布，觀測到希格斯玻色子與一個名為「ttH」的頂夸克對產生。這個結果是第一次觀察到希格斯玻色子與夸克的耦合，緊隨其後的是對希格斯玻色子衰變為底夸克的觀察。由於只有大約1%的希格斯玻色子是由大型強子對撞機(LHC)頂夸克對產生的，因此實現這一觀測尤其具有挑戰性！並由ATLAS Experiment 2019年4月9日公布。

博科園：通過在許多不同的希格斯玻色子衰變通道中進行搜索而完成，包括衰變為兩個W或Z玻色子(WW*或ZZ*)、一對tau輕子、一對b夸克和一對光子(「雙光子」)，它們的組合確定了ttH產量，顯著性為6.3個標準差。單是雙光子通道，使用ATLAS 2015 - 2017年記錄的80 fb-1數據，觀測顯著性為4.1個標準差(假設ttH生產按標準模型預測發生，預計為3.7個標準差)。ATLAS的合作提出了一個更新測量ttH生產在雙光子通道

可視化的一個事件ttH(γγ)分析，事件包含兩個光子候選體(綠色塔)，而b-噴流顯示為黃色(藍色)錐。圖片：ATLAS Collaboration/CERN該結果檢驗了2015年至2018年間收集的139 fb-1完整運行的2數據集，以觀察單個通道的ttH生產，顯著性為4.9個標準差(預期為4.2)。新結果中使用的分析技術與之前發表的分析中使用技術密切相關——只有少數例外。為了應對2018年密集的數據採集條件，ATLAS物理學家修改了數據校準和選擇機制。特別地，這個結果使用了一個修正程序來區分產生的光子。例如，從希格斯玻色子衰變到那些由強子噴射引起的衰變，以及一個自適應的光子能量校準。

雙光子不變質譜中的第t個信號，不同分析類別事件根據類別對ttH信號的敏感性進行加權。在紅色曲線中，ttH信號表現為局部共振凸起，表示與信號數據和背景形狀的匹配。其他希格斯玻色子產生模式對共振峰的貢獻較小，如綠色虛線所示。圖片：ATLAS Collaboration/CERN此外，ATLAS還對強子射流進行了新校準，特別是對那些來自底夸克的強子射流進行了校準。ttH截面乘以希格斯-雙光子分支分數(希格斯玻色子衰變為光子對的概率)被測得為1.58±0.39 fb。其與標準模型預測的比值為1.38±0.41，與unity一致。ATLAS現在正致力於將雙光子通道分析擴展到完整運行的2數據集，雙光子通道對ttH和其他希格斯粒子產生模式都很敏感。這一完整的雙光子測量將允許對希格斯機制進行更加敏感的測試，並將進一步完善ttH測量。

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  • 第一次觀測到希格斯玻色子衰變為b夸克 - 博科園
    2012年希格斯玻色子的發現是標準模型的勝利。希格斯場還可以通過與湯川耦合的相互作用，以一種優雅的方式為帶電費米子(夸克和輕子)賦予其質量，其強度與粒子質量成正比。觀察τ的希格斯玻色子衰變成雙輕子的第一個直接證據提供這種類型的交互。圖0：事件顯示H→bb衰減分析ATLAS探測器。
  • 物理學:希格斯玻色子頂級夸克與裡程碑對撞機的發現有關?
    物理學：希格斯玻色子頂級夸克與裡程碑對撞機的發現有關？來自CMS團隊和另一項稱為ATLAS的合作測量結果表明希格斯玻色子在頂夸克質量的大值中起著關鍵作用。雖然這肯定是標準模型的一個關鍵特徵 - 物理學中的總體理論描述了物質的基本組成部分和管理它們相互作用的力量 - 這是第一次通過實驗驗證一位發言人稱之為「壓倒一切的重要性。
  • 希格斯玻色子最終被觀察到衰變為稱為底夸克的基本粒子
    來自蘭卡斯特大學的專家在歐洲核子研究中心的一項突破性發現中分享了希格斯玻色子 - 一種新發現的粒子，有助於解釋所有物質如何「質量」 - 如預期的那樣衰變，使我們又向理解早期宇宙的形狀邁進了一步。粒子物理學的標準模型 預測，大約60%的時間希格斯玻色子會衰變成一對底夸克，這是六種夸克中第二重的夸克。測試這個預測是至關重要的，因為結果要麼支持標準模型 - 這是基於希格斯場賦予夸克和其他具有質量的基本粒子的想法 - 或者搖擺其基礎並指向新的物理學。發現這種常見的希格斯 - 玻色子衰變通道絕非易事，正如玻色子發現後的六年時間 所示。
  • 希格斯玻色子之謎又有新線索啦!
    早在2012年歐洲核子研究中心的ATLAS和CMS實驗發現了希格斯玻色子，但它與其他粒子的耦合仍然是個謎。幸運的是，大型強子對撞機為測量希格斯玻色子耦合提供了許多窗口。產生希格斯玻色子的主要方式有四種：通過兩個膠子粒子的融合(膠子融合，或ggF)，通過弱矢量玻色子(VBF)的融合，或與W或Z玻色子(VH)或一個或多個頂夸克(ttH+tH)的結合。希格斯玻色子可以衰變的主要通道有五個：光子對、W或Z玻色子、tau輕子或b夸克，新研究發現於2019年5月7日公布。
  • 希格斯玻色子到底蘊藏著什麼秘密?希格斯玻色子是宇宙摧毀者嗎
    不過很快夸克開始相互凝聚起來，此時產生的就是希格斯玻色子，因為科學家在研究中發現，其實希格斯玻色子是宇宙萬物產生的基礎，所以我們也其為上帝粒子，因為希格斯玻色子產生的凝聚力，逐漸將物質形成。希格斯玻色子是宇宙的摧毀者的說法，其實來源於一種科學的研究預測，因為實際上頂夸克的質量現在科學家已經有了初步的認識，同時能夠給出一個具體的數字，因此在頂夸克質量之下希格斯玻色子肯定存在一個場，玻色場的產生會帶來一種穩定的與否的問題。科學家認為希格斯玻色子是宇宙形成的基石。
  • 上帝粒子—希格斯玻色子
    上帝粒子希格斯玻色子，是一種沒有質量的粒子，是所有的粒子中最為著名的一個，也是最為重要的一個，並且這個粒子是所有的62個粒子中唯一一個沒有質量的粒子，是粒子物理學標準模型中自旋為零的玻色子。  在粒子物理高能粒子物理的微觀粒子中『玻色子是可以與費米子對稱耦合』形成可測量的『實粒子』，希格斯粒子是希格斯玻色子的『反粒子』希格斯場的場量子化激發產生希格斯實粒子，它通過自相互作用的介質而獲得質量。  希格斯玻色子是因物理學者彼得•希格斯命名，物理學家利昂•萊德曼無意中為希格斯玻色子起了「上帝粒子」這麼一個名字。
  • 為什麼說物理學仍隱藏在希格斯玻色子之中?
    2012年，在長達27公裡的大型強子對撞機中，高速相撞的粒子產生了希格斯玻色子（Higgs boson），上個世紀60年代預言中的粒子終於被找到，這是粒子物理標準模型遺失的最後一塊拼圖，其意義不言而喻。但在此後，大型強子對撞機還沒有發現其他新的粒子，這就了許多標準模型無法解釋的宇宙謎團。
  • 科學家真了不起,從發現到測量:希格斯玻色子,衰變成底夸克!
    兩年前，科學家觀察到希格斯玻色子（上帝粒子）衰變成一對底夸克(HBB)，現在將其研究從「發現時代」推進到「測量時代」。通過測量希格斯玻色子的性質，並將其與理論預測進行比較，物理學家可以更好地理解這種獨特的粒子，並在這個過程中，尋找與預測的偏差，這些預測將指向超出科學界目前對粒子物理學理解的新物理過程。
  • 科學家真了不起，從發現到測量：希格斯玻色子，衰變成底夸克！
    兩年前，科學家觀察到希格斯玻色子（上帝粒子）衰變成一對底夸克(H→BB)，現在將其研究從「發現時代」推進到「測量時代」。通過測量希格斯玻色子的性質，並將其與理論預測進行比較，物理學家可以更好地理解這種獨特的粒子，並在這個過程中，尋找與預測的偏差，這些預測將指向超出科學界目前對粒子物理學理解的新物理過程。其中一個偏差可能是在特定條件下產生希格斯玻色子的速率。
  • 希格斯玻色子真的被製造出來了嗎?
    沒有質量的粒子的碰撞似乎不能產生「能夠賦予質量」的希格斯玻色子，但是在大型強子對撞機（LHC）中，只要一秒鐘就會產生希格斯玻色子。愛因斯坦最著名的理論，通常都會被寫成E=mc^2，告訴我們能量和物質只是同一枚硬幣的兩面。
  • 發現罕見事件,希格斯玻色子衰變成Z玻色子/光子對
    希格斯玻色子的發現讓粒子學標準模型趨於完備，從2012年至今，科學家陸續觀察到一些重要衰變過程，然而還沒觀察到它們衰變成罕見的Z玻色子/光子對（Zγ）——直到最近。這道衰變對物理學家來說特別有意義，因為其中可能涉及大量「虛擬」粒子（可能是新粒子）參與。
  • 希格斯玻色子十萬億分之一秒之後的衰變之謎
    科學家們可能已經觀察到希格斯玻色子正在做一個新的把戲：製造成對的μ子。另一種觀點是：質量越大，基本粒子與希格斯玻色子（及其場）的相互作用或耦合就越強烈。證明希格斯粒子和其他粒子之間耦合的一種方法是觀察它的衰變產物。希格斯玻色子的存在是轉瞬即逝的，一旦它彈出，它「存活」的時間只有156000億分之一秒，幾乎立即分裂成其他粒子。
  • 【科技新詞】希格斯玻色子
    歐洲核子研究中心的研究人員聲稱，他們首次發現了希格斯玻色子的一些線索，並推算出它的質量為124～126GeV。　　標準高能物理學模型曾把基本粒子分成3類：夸克、輕子與玻色子。為了修補這個缺陷，英國物理學家希格斯提出了希格斯場的存在，並進而預言了希格斯玻色子的存在。　　設想中的希格斯玻色子是物質的質量之源，是電子和夸克等形成質量的基礎。其他粒子在希格斯玻色子構成的場中，受其作用而產生慣性，最終才有了質量。令人遺憾的是，希格斯玻色子至今尚未在實驗中被觀察到，也是標準高能物理學模型中最後一種未被發現的粒子。　　希格斯玻色子是一種自旋為0的玻色子。
  • 希格斯玻色子究竟是什麼?
    粒子物理學通常很難與政治和名人八卦競爭新聞頭條，但希格斯玻色子已經引起了廣泛的關注。這正是2012年7月4日發生的事情，當時歐洲核子研究中心的科學家宣布，他們發現了一種粒子，它的行為方式與他們預期的希格斯玻色子的行為方式一致。
  • 為什麼兩個希格斯玻色子之間的質量會不相同?
    在大型強子對撞機的小型介子螺線管探測器上看到的希格斯玻色子事件。這次壯觀的碰撞比普朗克能量低15個數量級，但是探測器的精確測量使我們能夠重現碰撞點發生的事情。雖然每個希格斯玻色子可能都有許多與其他所有希格斯玻色子相同的基本屬性，但質量並不是這些粒子的普遍屬性之一。
  • 中國科大在首次發現希格斯玻色子衰變到雙繆子證據工作中做出重要...
    LHC上的CMS與ATLAS實驗獲得的信號探測顯著度分別是3s和2s；綜合兩者，探測到信號過程的證據確鑿無疑（>3s），這是首次對希格斯粒子與第二代費米子耦合的直接探測，是一個全新的有裡程碑意義的結果。中國科學技術大學ATLAS實驗組在該項工作中做出了重要貢獻。
  • 首次觀察到希格斯玻色子最重要衰變
    希格斯玻色子可以衰變成各種不同粒子，之前科學家們已經觀察到其衰變成光子、T-粒子以及W玻色子和Z玻色子等過程。不過，這些已經觀察到的衰變雖有重要意義，但其在希格斯玻色子的衰變中只佔不到30%，而希格斯玻色子衰變成一對底夸克，才是其最頻繁發生的衰變過程，佔比高達58%。
  • 史蒂芬霍金為什麼對希格斯玻色子的發現感到失望?
    史蒂芬霍金為什麼對希格斯玻色子的發現感到失望？我想我可以用一種表意上合理且歷史悠久的方式回答這個問題。這個問題的答案在於霍金在2013年證實了希格斯玻色子的發現時所說的話。他引用了幾個地方的話說，如果沒有找到[希格斯玻色子]，那麼[h]將會更加有趣。在20世紀70年代末和80年代末期，我曾在理論物理領域擔任研究生，博士生和博士後。
  • 中國科大在首次發現希格斯玻色子衰變到雙繆子證據工作中做出重要貢獻
    歐洲核子中心（CERN）於近日發布新聞，重點報導了在大型強子對撞機（LHC）上首次找到希格斯粒子衰變到雙繆子末態證據這一突破性進展。LHC上的CMS與ATLAS實驗獲得的信號探測顯著度分別是3s和2s；綜合兩者，探測到信號過程的證據確鑿無疑（>3s），這是首次對希格斯粒子與第二代費米子耦合的直接探測，是一個全新的有裡程碑意義的結果。
  • 強子對撞機抓住「上帝」的秘密 科學家成功觀測到希格斯玻色子的最...
    昨天，歐洲大型強子對撞機項目的超環面儀器實驗(ATLAS)和CMS團隊共同宣布，他們觀測到了「上帝粒子」希格斯玻色子在衰變時轉變為底夸克的過程。他們預測，這是希格斯玻色子衰變最常見的方式。由於背景噪音與這種微妙的信號非常接近，希格斯玻色子還未能分離出來，不過，這也是在理解希格斯粒子和基本粒子質量獲得過程上，邁出的一大步。