Квантовая физика

Детектор ATLAS устанавливает рекордную точность определения массы бозона Хиггса

За 11 лет, прошедших с момента его открытия на Большом адронном коллайдере (БАК), бозон Хиггса стал основным источником, проливающим 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.

Масса бозона Хиггса не предсказывается Стандартной моделью и поэтому должна определяться экспериментальным путем. Ее 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 БАК 1 и 2, дало массу 125,22 миллиарда электронвольт (ГэВ) с погрешностью всего 0,14 ГэВ.

Можно сказать, что с погрешностью 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 погрешностью 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».

Источник
CERN
Показать больше
Back to top button