ATLAS实验上用双光子道精确测量希格斯粒子的汤川耦合强度
批准号:
12105140
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
夏力钢
依托单位:
学科分类:
电弱相互作用与Higgs物理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏力钢
中文摘要
粒子物理标准模型在量子规范场论的框架下统一地描述电磁力,弱作用力和强核力,是目前久经实验检验的最成功的理论模型。该模型最美妙的一个部件是引入了描述真空稳定性的希格斯场,通过真空对称性自发破缺机制,希格斯粒子赋予了其他基本粒子以质量。理论家在上个世纪 60 年代首次预言了该粒子,实验家至到 2012 年才首次在大型强子对撞机(LHC)上观测到。它是标准模型里面最后被发现的粒子,同时也是我们对它的性质理解得最少的粒子。从发现以来,实验家已经对它的性质进行了各种研究: 它的质量是多少, 它是如何产生的,它是如何衰变的,它跟其他基本粒子是如何相互作用的等等。本项目就是要分析 LHC 上 ATLAS 探测器在 Run2 和即将到来的 Run3 时期采集的数据,利用双光子衰变道来精确测量希格斯粒子Yukawa耦合强度。
英文摘要
The Standard Model in particle physics uses quantum gauge theory to describe the electromagnetic force, weak force and the strong nuclear force in a unified way. It is the most successful model, which has been long tested. One of the most beautiful blocks is the introduction of the Higgs field. It is the responsible for the electro-weak vacuum stability. Through the spontaneous symmetry breaking mechanism, every other fundamental particle is given a mass. Higgs boson was predicted in last 60s and was only discovered experimentally in 2012. It is the last-discovered particle and the one which we know the least about. Since its discovery, experimenters have performed various studies, including its mass measurement, its production and decay modes, its interactions with other particles and so on. This proposal is to analyze the data collected by the ATLAS detector in Run2 and the forthcoming Run3 and to measure precisely the Higgs Yukawa couplings using the diphoton channel.
2012年大型强子对撞机(LHC) 上首次观测到希格斯玻色子,它在电弱对称性自发破缺机制中起着核心的作用,W/Z玻色子和费米子因此可以获得质量。自发现以来,它一直是粒子物理领域热门的研究对象。本项目是分析LHC上ATLAS 探测器在Run2和目前Run3时期采集的数据,利用双光子末态道来精确测量希格斯粒子和其他粒子(光子、胶子、W/Z玻色子和顶夸克)的耦合强度。主要研究内容包括采用多分类的机器学习技术测量主要希格斯产生道的信号强度,STXS框架下的微分截面以及进行SMEFT有效场论诠释。利用全部run2共计139fb^-1的数据,我们测量得到希格斯粒子总信号强度为1.04-0.09+0.10,希格斯粒子和胶子的耦合强度为1.01-0.09+0.11,希格斯粒子和光子的耦合强度为1.02-0.07+0.08,并且测量了28个STXS微分截面,以及26个SMEFT参数的限制区间。同时,我们在分析run3的数据,期待未来有更加精确的结果。通过这项研究,我们给出了最严格的单顶夸克和希格斯粒子的耦合强度上限,最精细的STXS微分截面测量,包括以前从未探索过的高横动量和高喷注对质量区间。此外,部分经费也用于利用bbyy道寻找双希格斯粒子的物理研究中。
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