通过阿特拉斯实验 图1:左图:双光子事件中背景排斥BDT和CP BDT的二维分布与ttH或THh过程中强子衰变的顶夸克一致
右上角:背景BDT的一维投影
右下角:BDT中心的一维投影
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 当一个粒子被转化成它的反粒子，并且它的空间坐标颠倒时，物理定律必须保持不变——或者我们是这样认为的
这种对称性——被称为CP对称性(电荷共轭和宇称对称性)——被认为是精确的，直到1964年，一项对kaon粒子系统的研究导致了CP违反的发现
违反CP是我们宇宙的一个基本特征
物质和反物质之间的不平衡导致了今天的宇宙，这是宇宙大爆炸后不久发生的违反CP过程的结果
然而，迄今为止只在弱相互作用中观察到的CP破坏的大小不足以解释目前的物质-反物质不平衡
因此，违反清洁生产的新来源必须存在
希格斯玻色子的发现为物理学家寻找这些新的CP破坏源提供了机会
欧洲粒子物理研究所的阿特拉斯合作项目对希格斯玻色子和顶夸克之间相互作用的CP特性进行了直接测试
这个结果是基于对大型强子对撞机(LHC)完整的Run-2数据集的分析，着眼于碰撞事件，希格斯玻色子与一个或两个顶夸克结合产生，并衰变为两个光子
内容管理系统协作中心最近发布了类似的分析
停留在希格斯粒子的顶端 由于顶夸克是标准模型中最重的基本粒子，它与希格斯玻色子的相互作用最强
这种相互作用在LHC的质子碰撞中具有可观察的效应，产生了一个与一对顶夸克(ttH)或单个顶夸克(THh)相关联的希格斯玻色子
图2:左图:所有20个类别的数据事件的双光子不变质量和顶夸克候选质量的二维分布
右上角:双光子不变质量分布
右下角:主顶夸克候选物的质量分布
所有条目都根据它们所属的类别进行加权
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 ttH过程约占LHC产生的希格斯玻色子的1%，并在2018年由ATLAS和CMS实验观察到
然而，tH过程要少得多，部分原因是由顶希格斯相互作用引起的贡献和由玻色子-希格斯相互作用引起的贡献之间的破坏性干扰
当新的物理过程出现时，这种干扰可能被显著改变，从而导致tH生产率的提高
在标准模型中，顶-希格斯相互作用保持了宇称对称性，这一特征通常被称为“宇称均匀”
然而，顶-希格斯相互作用可能存在一个违反CP(或“CP-奇”)的成分
它的存在可以改变预期的生产率以及ttH和THh过程的运动学特性
两者都可以通过阿特拉斯实验来测量，这使得物理学家能够解开奇偶分量、它们的相对分数(用混合角α表示)和顶希格斯相互作用强度(κt)
选择信号 新的ATLAS测量使用了两个增强的决策树(BDT)判别法:“背景拒绝BDT”，训练用于从背景过程中分离ttH和THh事件；和“CP BDT”，它利用希格斯玻色子和顶夸克的运动学特性来区分CP-偶事件和CP-奇事件
在应用了这两个事件描述符之后(见图1)，阿特拉斯物理学家将这些事件分为20类
图2展示了来自所有20个类别的事件的光子对的质量和顶夸克候选者的质量的二维分布
条目根据其类别的信号-背景比进行加权，这样分类的能力就可以可视化了
可以看到与希格斯玻色子质量和顶夸克质量一致的事件集中
图3:二维相空间中的排除轮廓，其中水平轴和垂直轴分别对应于奇偶分量和奇偶分量的强度
信用:阿特拉斯合作/欧洲核子研究中心 阿特拉斯物理学家随后对这些数据集进行了统计分析
在该通道中观察到的ttH过程的显著性为5
2个标准差(σ)，信号强度为1
4 0
4 0
标准模型期望值的2倍，其中第一个不确定性是统计性的，第二个是系统性的
在95%置信水平下，标准模型预测的上限为12倍，这是迄今为止最具竞争力的上限
随着ttH过程的建立，分类数据被用来测试新的物理假设，κt和α值不同
阿特拉斯物理学家采用了来自希格斯玻色子耦合测量的最新组合的特定约束，使得解释不依赖于特定模型的假设
图3显示了二维空间中的排除轮廓，其中水平轴和垂直轴分别对应于奇偶分量的强度和奇偶分量的强度
数据显示混合角非常接近0度；换句话说，没有出现标准模型预测的违反CP的迹象
大于43度的α值在95% CL时被排除
如果数据中的ttH和THh信号与标准模型预测的完全一致，则大于63度的值将被排除在外
阿特拉斯结果拒绝一个最大的违反CP的信号与3
9 σ
这是首次对顶-希格斯相互作用的阴极保护特性进行的阿特拉斯测量，将由涉及其他希格斯玻色子衰变通道的测量来补充
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