利用ATLAS探測器尋找Higgs衰變到正反底夸克對的過程

《利用ATLAS探測器尋找Higgs衰變到正反底夸克對的過程》是依託山東大學，由馬連良擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：利用ATLAS探測器尋找Higgs衰變到正反底夸克對的過程
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬連良
• 依託單位：山東大學

中文摘要

在LHC上運行的ATLAS和CMS實驗所發現的新玻色子，很可能是標準模型預言的希格斯粒子。但是到目前為止，實驗上發現新粒子的過程僅限於雙玻色子衰變末態，而在雙費米子末態中還沒有觀測到明顯的信號。標準模型理論預言,質量為125GeV的希格斯粒子主要是衰變到正反底夸克對,所以通過正反底夸克對衰變末態尋找新玻色子信號對於確認其是否為標準模型希格斯粒子是非常重要的。ATLAS探測器升級後將在2015年開始收集質心能量為14TeV的高統計量數據，本工作將通過正反底夸克對衰變過程在實驗上可測量的希格斯粒子產生過程中系統地尋找希格斯粒子信號，以檢驗新粒子是否是標準模型的希格斯粒子，並測量希格斯粒子各產生過程的反應截面，從而可為研究希格斯機制提供重要的實驗依據。

結題摘要

2012年7月，LHC在質量為125 GeV處發現一個新玻色子，而且隨後的測量結果都預示著該粒子與標準模型理論預言的Higgs基本一致。但對新發現粒子有諸多性質需要通過實驗結果一一驗證來全面深入理解Higgs粒子。 本項目執行時間為2014年1月至2017年12月，根據LHC運行結果，本項目分析了2015+2016年採集的積分亮度為36.1fb-1的13 TeV數據。利用更大的數據樣本可尋找H→bb的衰變過程以及ttH產生過程。 利用VH，H→bb的分析首次在實驗上以3.5σ信號顯著性觀察到希格斯粒子衰變到底夸克對末態跡象。H→bb是125GeV希格斯粒子最主要的衰變過程，所以實驗上確認該衰變過程有著重要的意義。實驗結果由項目之初的沒有任何信號顯著性（上限為1.8倍的理論預期），到現在的3.5σ信號顯著性（理論預期為3.0σ），該研究取得了重大的進展。而且信號強度與理論預言比較一致，又提供了一項重要的實驗證據證明該粒子為標準模型中的Higgs粒子 。 通過聯合ttH, H→3-lepton末態的分析結果（最靈敏之一）與其它輕子末態分析結果，實驗上首次以4.1σ信號顯著性（理論預期為2.8σ）觀察到希格斯粒子的ttH產生過程跡象，而在項目申請之初還沒有任何的關於ttH的實驗結果。 ttH產生過程是希格斯粒子在LHC上的四個主要產生過程之一，不僅有助於理解希格斯的產生機制，同時也可以測量希格斯粒子與top夸克的湯川耦合常數，是深入理解希格斯機制和尋找新物理的重要實驗實驗場所。 截至2017年底，ATLAS已經採集了80fb-1的實驗數據，於2018年底完成所有Run 2的取數，屆時將取得至少120 fb-1的數據，統計量為本項目分析樣本的4倍，很有可能在實驗上首次在大於5 σ的情況下觀察到H→bb衰變過程和ttH的產生過程，為深入理解希格斯機制提供重要的實驗依據。該項目由很好的研究前景。