09.25 我國科學家為發現希格斯粒子衰變到底夸克對的過程做出重要直接貢獻

近日,歐洲核子研究中心宣佈,工作於大型強子對撞機上的ATLAS實驗發現了希格斯粒子衰變到底夸克對的過程,這是國際上首次觀測到希格斯粒子衰變到底夸克對的過程,也是自2012年發現希格斯粒子以來大型強子對撞機實驗取得的又一項重要物理成果。ATLAS實驗中國組在這一重大成果中做出重要直接貢獻。

理論計算表明,希格斯粒子衰變到底夸克對(H→bb)佔希格斯粒子總衰變的約60%,是希格斯粒子最主要的衰變過程。尋找和測量H→bb過程,對於理解希格斯粒子與費米子相互作用,以及約束和測量希格斯粒子性質至關重要。然而從2012年發現希格斯粒子至今的數年內,H→bb過程一直未被實驗觀測到,其原因在於大型強子對撞機上含有底夸克對的本底噪聲非常高,是信號的一千萬倍。在如此巨大的本底噪聲中找出信號是一項極具挑戰性的任務。為此,ATLAS實驗利用統計方法綜合了多個希格斯玻色子產生過程的H→bb分析結果, 並在數據分析過程中廣泛採用了多變量BDT方法以提高b夸克的鑑別效率、信噪比及信號探測靈敏度,使實驗結果的信號顯著性從剛開始不到0.5倍標準偏差逐步提高,最終以5.4倍標準偏差的信號顯著度首次發現希格斯粒子衰變到底夸克對的過程。

ATLAS實驗中國組(包括南京大學、山東大學、中國科學技術大學、中國科學院高能物理研究所、上海交通大學、清華大學)早在2011年就參與了H→bb研究,從事了H→bb多個分析道的數據分析以及聯合統計分析工作,並擔任了3個分析道的內部文稿撰稿人或負責人,多次代表H→bb分析團隊在ATLAS合作組內做物理結果批准報告,為H→bb衰變道的發現做出了重要的直接貢獻。

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