ATLAS устанавливает рекордную точность определения массы бозона Хиггса
За 11 лет, прошедших с момента его открытия на Большом адронном коллайдере (БАК), бозон Хиггса стал центральным средством пролить свет на фундаментальную структуру Вселенной. Точные измерения свойств этой особой частицы — один из самых мощных инструментов, которыми физики располагают для проверки Стандартной модели — в настоящее время теории, которая лучше всего описывает мир частиц и их взаимодействие. На конференции Lepton Photon на этой неделе коллаборация ATLAS сообщила о том, как она измерила массу бозона Хиггса точнее, чем когда-либо прежде.
Кандидат в бозон Хиггса распадается на два фотона в эксперименте ATLAS.
Кредит: ЦЕРН
Масса бозона Хиггса не предсказывается Стандартной моделью и поэтому должна определяться экспериментальным путем. Его значение определяет силу взаимодействия бозона Хиггса с другими элементарными частицами, а также с самим собой. Точное знание этого фундаментального параметра является ключом к точным теоретическим расчетам, которые, в свою очередь, позволяют физикам сопоставлять свои измерения свойств бозона Хиггса с предсказаниями Стандартной модели. Отклонения от этих предсказаний сигнализировали бы о наличии новых или неучтенных явлений. Масса бозона Хиггса также является важным параметром, определяющим эволюцию и стабильность вакуума во Вселенной.
Коллаборации ATLAS и CMS проводят все более точные измерения массы бозона Хиггса с момента открытия частицы. Новое измерение ATLAS объединяет два результата: новое измерение массы бозона Хиггса, основанное на анализе распада частицы на два фотона высокой энергии («дифотонный канал»), и более раннее измерение массы, основанное на изучении его распада на четыре лептона («четырехлептонный канал»).
Новое измерение в дифотонном канале, которое объединяет анализ полных наборов данных ATLAS из запусков 1 и 2 LHC, дало массу 125,22 миллиарда электронвольт (ГэВ) с погрешностью всего 0,14 ГэВ. С точностью 0,11% этот результат для дифотонного канала является самым точным на сегодняшний день измерением массы бозона Хиггса по одному каналу распада.
По сравнению с предыдущими измерениями ATLAS на этом канале, новый результат выигрывает как от полного набора данных ATLAS Run 2, который уменьшил статистическую погрешность в два раза, так и от значительных улучшений в калибровке измерений энергии фотонов, которые уменьшили систематическую погрешность почти в четыре раза до 0,09 ГэВ.
«Передовые и строгие методы калибровки, использованные в этом анализе, имели решающее значение для повышения точности до такого беспрецедентного уровня», — говорит Стефано Манцони, руководитель подгруппы электронно-фотонной калибровки ATLAS. «Их разработка заняла несколько лет и потребовала глубокого понимания детектора ATLAS. Они также принесут большую пользу для будущих анализов».
Когда исследователи ATLAS объединили это новое измерение массы в дифотонном канале с более ранним измерением массы в четырехлептонном канале, они получили массу бозона Хиггса 125,11 ГэВ с погрешностью 0,11 ГэВ. С точностью 0,09% это самое точное измерение этого фундаментального параметра.
«Это очень точное измерение является результатом неустанных усилий коллаборации ATLAS по улучшению понимания наших данных», — говорит представитель ATLAS Андреас Хёккер. «Мощные алгоритмы реконструкции в сочетании с точной калибровкой являются определяющими компонентами точных измерений. Новое измерение массы бозона Хиггса дополняет все более подробное картирование этого критически важного нового сектора физики элементарных частиц».
