ATLAS -eksperiment måler Higgs boson -kobling til topkvark i diphoton -kanal med fuldt Run 2 -datasæt

I 2018, ATLAS og CMS Collaborations på CERN annoncerede observation af produktionen af ​​Higgs boson i forbindelse med et top-kvark-par, kendt som "ttH" produktion. Dette resultat var den første observation af Higgs boson -koblingen til kvarker. Det blev kort efterfulgt af observation af Higgs boson henfald til bunden kvarker.

Da kun omkring 1 procent af Higgs-bosonerne produceres i forbindelse med et top-quark-par ved Large Hadron Collider (LHC), at opnå denne observation var især udfordrende. Det blev opnået ved at søge på tværs af mange forskellige Higgs boson -henfaldskanaler, herunder henfald til to W- eller Z -bosoner (WW* eller ZZ*), et par tau leptoner, et par b-kvarker, og et par fotoner ("diphoton"). Deres kombination etablerede ttH -produktion med en betydning på 6,3 standardafvigelser. Diphotonkanalen alene, ved hjælp af 80 fb ^-1 af data registreret af ATLAS mellem 2015 og 2017, givet en observeret betydning på 4,1 standardafvigelser (for 3,7 forventede standardafvigelser, når man antager, at ttH -produktionen vil forekomme som forudsagt af standardmodellen).

ATLAS Collaboration præsenterede en opdateret måling af ttH -produktion i diphoton -kanalen. Resultatet undersøger det fulde kørsel 2 -datasæt - 139 fb ^-1 indsamlet mellem 2015 og 2018 - for at observere ttH -produktion i en enkelt kanal med en betydning på 4,9 standardafvigelser (for 4,2 forventet).

De analyseteknikker, der blev anvendt i det nye resultat, fulgte tæt med dem, der blev anvendt i den tidligere offentliggjorte analyse - med få undtagelser. For at klare de intense 2018-dataoptagelsesbetingelser, ATLAS -fysikere reviderede deres datakalibrering og selektionsmekanismer. I særdeleshed, resultatet anvender en revideret procedure til differentiering af fotoner, der opstår, for eksempel, fra et Higgs boson henfald fra dem induceret af hadron jetfly, samt en tilpasset foton energikalibrering. Derudover ATLAS implementerede en ny kalibrering for hadronstråler, især for dem, der udstedes fra bundkvarker, hvis tilstedeværelse i arrangementet bruges til at identificere forfaldet af topkvarker.

TtH-tværsnittet gange Higgs-til-diphoton forgreningsfraktionen (sandsynligheden for at en Higgs-boson vil henfalde til et fotonpar) blev målt til 1,58 ± 0,39 fb. Dens forhold til standardmodelforudsigelsen er 1,38 ± 0,41, i overensstemmelse med enhed.

ATLAS arbejder nu på at udvide analysen af ​​diphoton -kanalen - som er følsom over for både ttH og de andre Higgs -produktionsmåder - til det fulde Run 2 -datasæt. Denne komplette diphoton -måling giver mulighed for en endnu mere følsom test af Higgs -mekanismen, og vil yderligere forfine ttH -målingen.