通过阿特拉斯实验 图1:一个非常强烈的氢→硼候选事件的事件显示，来自两个b夸克(热量计中的绿色和黄色能量沉积物)的粒子已经合并成一股喷流(蓝色圆锥体)
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 两年前，人们观察到希格斯玻色子衰变为一对美丽的夸克(H→bb)，从而将其研究从“发现时代”转移到“测量时代”
“通过测量希格斯玻色子的性质，并将它们与理论预测进行比较，物理学家可以更好地理解这种独特的粒子，并在此过程中，寻找与预测的偏差，这些偏差将指向超出我们目前对粒子物理理解的新物理过程
一个这样的偏差可能是希格斯玻色子在特定条件下产生的速率
希格斯玻色子的横向动量越大——也就是说，希格斯玻色子的动量垂直于大型强子对撞机(LHC)质子束的方向——我们相信，对于来自重的、尚未被发现的粒子的新物理过程的敏感性就越大
H→bb是寻找生产率偏差的理想搜索渠道
作为希格斯玻色子最有可能的衰变(约占所有希格斯玻色子衰变的58%)，其更大的丰度允许物理学家进一步探索高横向动量区域，在该区域，由于碰撞质子的复合结构，生产率降低
在本月发布的新结果中，欧洲核子研究中心的阿特拉斯合作研究了完整的LHC运行2数据集，给出了H→bb的最新测量结果，其中希格斯玻色子是与矢量玻色子(W或Z)相关联产生的
在几个新的结果中，阿特拉斯报告了对希格斯玻色子与一个显著性为5的Z玻色子相关联的产生的观察
3个标准偏差(σ)，以及产生显著性为4的W玻色子的证据
0 σ
图2
观测和预测了用于分离希格斯玻色子信号和背景过程的14个BDT之一的分布
希格斯玻色子信号显示为红色，背景为各种颜色
数据点显示为带有误差线的点
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 新的分析使用的数据比上一版多75%
此外，ATLAS物理学家实施了几项改进，包括: 更好的增强型决策树(BDT)机器学习算法，用于将包含希格斯玻色子的碰撞与仅包含背景过程的碰撞分开
图2显示了其中一个BDT在这些过程之间实现的分离
用于识别在各种背景过程中丰富的感兴趣的碰撞的更新选择
这些“控制区域”让物理学家对背景过程有了更好的理解和掌握
模拟碰撞次数增加
虽然对预测测量中的背景至关重要，但在整个ATLAS探测器中模拟碰撞是一个计算密集型过程
在这项新的分析中，整个ATLAS的团队做出了巨大努力，将模拟碰撞的数量比之前的分析增加了四倍
图3:超出背景过程的碰撞数据(黑点)的比较(从数据中减去)
图中显示的是从氢→硼衰变(红色)和众所周知的二玻色子Z→硼衰变(灰色)重建的质量，用于验证结果
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 这些改进使ATLAS物理学家能够在不同的横向动量下对希格斯玻色子的产生率进行更精确的测量，并将其范围扩大到更高的值
阿特拉斯物理学家还宣布了对H→bb研究的扩展:一种新版本的分析，旨在探测希格斯玻色子，当它产生非常大的横向动量时
通常情况下，来自H→bb衰变的两个b夸克在阿特拉斯探测器中显示为两个高度准直和高能粒子的独立喷雾，称为“射流”
然而，当希格斯玻色子以非常大的横向动量产生，超过希格斯玻色子质量的两倍，即125 GeV时，H→bb系统被“增强”
“然后，两个b夸克趋向于紧密结合在一起，合并成一个喷流，如上面的事件显示所示
新的分析使用了不同的b-jet重建算法来适应这种增强的状态
如图3所示，他们允许物理学家识别增强的H→bb衰变，重建希格斯玻色子的质量，并识别背景过程中的过剩
这项新技术使阿特拉斯系统能够以更高的效率探索特别有趣的大横向动量事件希格斯玻色子相空间
它进一步使物理学家能够观察以更大的横向动量值产生的希格斯玻色子——这是探索新物理学的一个重要进展
这些分析是测量希格斯玻色子性质的漫长旅程中的重要一步
随着物理学家进一步增强他们的算法，提高他们对背景过程的理解并收集更多的数据，他们冒险进入新物理可能等待的未知领域
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