ATLAS og CMS frigiver resultater af de mest omfattende undersøgelser hidtil af Higgs bosons egenskaber

I dag, præcis ti år efter annonceringen af ​​opdagelsen af ​​Higgs-bosonen, rapporterer de internationale ATLAS- og CMS-samarbejder ved Large Hadron Collider (LHC) resultaterne af deres hidtil mest omfattende undersøgelser af egenskaberne af denne unikke partikel. De uafhængige undersøgelser, beskrevet i to artikler offentliggjort i dag i Nature , viser, at partiklens egenskaber er bemærkelsesværdigt i overensstemmelse med Higgs-bosonets egenskaber forudsagt af partikelfysikkens standardmodel. Undersøgelserne viser også, at partiklen i stigende grad bliver et kraftfuldt middel til at søge efter nye, ukendte fænomener, der - hvis de bliver fundet - kan hjælpe med at kaste lys over nogle af fysikkens største mysterier, såsom arten af ​​det mystiske mørke stof, der er til stede i univers.

Higgs-bosonen er partikelmanifestationen af ​​et altgennemtrængende kvantefelt, kendt som Higgs-feltet, som er fundamentalt for at beskrive universet, som vi kender det. Uden dette felt ville elementarpartikler, såsom kvarkbestanddelene af atomkernernes protoner og neutroner, samt elektronerne, der omgiver kernerne, ikke have masse, og heller ikke de tunge partikler (W-bosoner), der bærer de ladede svage kraft, som starter den kernereaktion, der driver Solen.

For at udforske det fulde potentiale af LHC-dataene til undersøgelsen af ​​Higgs-bosonet, herunder dets interaktioner med andre partikler, kombinerer ATLAS og CMS adskillige komplementære processer, hvor Higgs-bosonet produceres og "henfalder" til andre partikler.

Dette er, hvad samarbejderne har gjort i deres nye, uafhængige undersøgelser ved at bruge deres fulde LHC Run 2-datasæt, som hver omfatter over 10.000 billioner proton-proton-kollisioner og omkring 8 millioner Higgs-bosoner - 30 gange mere end på tidspunktet for partiklernes opdagelse. De nye undersøgelser kombinerer hver især et hidtil uset antal og mangfoldighed af Higgs-bosonproduktions- og henfaldsprocesser for at opnå det mest præcise og detaljerede sæt af målinger til dato af deres hastigheder, såvel som af styrkerne af Higgs-bosonens interaktioner med andre partikler.

Alle målingerne er bemærkelsesværdigt konsistente med standardmodellens forudsigelser inden for en række usikkerheder, blandt andet afhængigt af mængden af ​​en given proces. For Higgs bosonens interaktionsstyrke med bærerne af den svage kraft opnås en usikkerhed på 6 %. Til sammenligning resulterede lignende analyser med de fulde Run 1-datasæt i 15 % usikkerhed for denne interaktionsstyrke.

"Efter blot ti år med Higgs-bosonudforskning ved LHC har ATLAS- og CMS-eksperimenterne givet et detaljeret kort over dets interaktioner med kraftbærere og stofpartikler," siger ATLAS-talsmand Andreas Hoecker. "Higgs-sektoren er direkte forbundet med meget dybtgående spørgsmål relateret til udviklingen af ​​det tidlige univers og dets stabilitet, såvel som til det slående massemønster af stofpartikler. Higgs-bosonopdagelsen har udløst en spændende, dyb og bred eksperimentel indsats, der vil strække sig gennem hele LHC-programmet."

"At skitsere sådan et portræt af Higgs-bosonen så tidligt var utænkeligt, før LHC begyndte at operere," siger CMS-talsmand Luca Malgeri. "Årsagerne til denne præstation er mange og inkluderer LHC'ens enestående ydeevne og ATLAS- og CMS-detektorerne og de geniale dataanalyseteknikker, der anvendes."

De nye kombinationsanalyser giver blandt andre nye resultater også stringente grænser for Higgs bosonens interaktion med sig selv og også for nye, ukendte fænomener ud over Standardmodellen, såsom på Higgs bosons henfald til usynlige partikler, der kan udgøre mørkt stof.

ATLAS og CMS vil fortsætte med at afsløre Higgs-bosonets natur ved hjælp af data fra LHC's Run 3, som starter i morgen ved en ny højenergigrænse, og fra kolliderens store opgradering, High-Luminosity LHC (HL-LHC), fra 2029. Med omkring 18 millioner Higgs-bosoner, der forventes at blive produceret i hvert eksperiment i kørsel 3 og omkring 180 millioner i HL-LHC's kørsler, forventer samarbejderne ikke kun at reducere måleusikkerhederne for Higgs-bosonens interaktioner, der er bestemt indtil videre, markant, men også at observere nogle af Higgs bosonens vekselvirkninger med partiklerne af lettere stof og for at opnå det første væsentlige bevis på bosonens vekselvirkning med sig selv. + Udforsk yderligere

ATLAS- og CMS-samarbejder jager det usynlige med Higgs-bosonen