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2019-08-07 14:11:37

在电弱对称性破坏的研究中达到了新的里程碑

在粒子物理学的标准模型中,基本粒子通过与希格斯场相互作用来获得它们的质量。这个过程受一个微妙的机制控制:电弱对称破坏(EWSB)。虽然EWSB最初是在1964年提出的,但它仍然是标准模型中最不了解的现象之一,因为需要一个大型粒子碰撞的大型数据集来探测它。

在2012年发现希格斯玻色子之后,在高能量边界的EWSB的调查开始在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)认真进行。除了精确测量希格斯玻色子的性质之外,特别是它的自耦合 - 探测EWSB的关键途径是研究W和Z玻色子彼此分散时的高能行为。该过程由电弱相互作用控制,称为大质量矢量玻色子散射。

矢量玻色子散射是几种电弱过程中的一种,它们有助于产生一对W或Z玻色子,与两个强子粒子(每个来自夸克)的“喷射”相关联,这两个“喷射”优先在方向上彼此相反地产生沿着质子束。没有希格斯玻色子,这个过程的速度会随着碰撞能量无限增长。根据标准模型,EWSB机制应该准确地抵消这种不受控制的增长。然而,潜在的新物理过程可能会影响高能量过程的速率,使其精确测量成为LHC实验的重要目标。

ATLAS物理学家搜索LHC碰撞,用于与两对大质量矢量玻色子(W ± W ±,W ± Z或ZZ)相关联的两个喷射器的电弱生产。这些分析非常具有挑战性,因为在存在大的,不可减少的强相互作用背景的情况下信号的稀缺性。为了提高信号检测灵敏度,ATLAS物理学家搜索了矢量玻色子衰变为轻子的事件,他们应用多变量技术来利用信号和背景事件之间的微妙差异。

使用36 fb -1的13 TeV质子 - 质子碰撞数据,ATLAS成功地观察到2018年与W ± W ±和W ± Z 相关的两个喷流的电弱产生。这些结果得益于大型强子对撞机提供的大量数据,精心优化的搜索方法,以及ATLAS探测器的出色校准,以确保精确测量轻子和喷流。在这些测量中没有看到与标准模型预测的显着偏差。

然后,物理学家开始观察与ZZ相关的两架喷气式飞机的电力生产 - 这三个过程中最罕见的。CMS合作使用36 fb -1的数据搜索此过程,但尚未找到明确的证据。

在比利时根特举行的欧洲物理学会高能物理学会议(EPS-HEP)上,ATLAS使用完整的Run 2数据集(139 fb -1)对该过程进行了新的搜索。结果结合了两个不同的通道,这些通道源自Z-玻色子对的衰变:四个带电子轻子和两个带电轻子加上两个中微子。训练决策树(BDT)形式的多变量判别式被训练以增强信号和背景之间的分离。检测两个通道中观察到的BDT分布以及统计方法以确定信号丰度。

新的ATLAS结果提供了与ZZ相关的两个喷射器的电弱产生的观察结果,具有5.5个标准偏差的统计显着性。它符合4.3标准偏差的标准模型预期。

对这一过程的观察标志着EWSB研究的另一个里程碑。EWSB的进一步审查将继续在其他渠道以及LHC的未来数据集中进行。

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