ATLAS探测器在多轻子最终状态中寻找与顶夸克对关联产生的希格斯玻色子

"这篇研究论文详细探讨了使用ATLAS探测器在大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)上进行的希格斯玻色子与顶夸克对相关产生的搜索实验。在s = 8 TeV的能量下，分析了20.3 fb^-1的质子-质子碰撞数据，主要关注多轻子最终状态下的事件。实验旨在检测希格斯玻色子通过H->WW*、H->ττ、H->ZZ*三种衰变通道的迹象。这些衰变模式分别对应于两个同电荷轻子、三个轻子、两个带强子衰变的轻子、四个轻子以及一个轻子和两个强子衰变的τ轻子。分析结果表明，没有发现超出背景预期的事件，这意味着在125 GeV的希格斯玻色子质量假设下，ttH（顶夸克对与希格斯玻色子共同产生）的生产截面与标准模型预测的比值在1.2到2.1之间，95%置信水平下的观测上限是SM预期的4.7倍。这个结果的p值为1.8σ，表示与仅背景假设的兼容性，而在预期的SM信号存在的情况下，这个值应该为0.9σ。这项研究发表在Physics Letters B期刊上，对理解希格斯机制和顶夸克物理有重要意义。" 这篇论文的研究内容包括了粒子物理学中的关键元素，如希格斯玻色子、顶夸克、对撞机实验以及标准模型的检验。希格斯玻色子是标准模型中预言的一种基本粒子，负责赋予其他基本粒子质量，其与顶夸克对的关联产生是理解希格斯机制的重要途径。顶夸克是已知最重的基本粒子，它的性质和行为对于我们理解量子色动力学（QCD）和基本粒子间的相互作用至关重要。 在8 TeV能量的LHC运行中，ATLAS实验使用多轻子通道来寻找希格斯玻色子的信号，因为这些通道可以提供高信号纯度和显著性。通过分析不同类型的轻子组合，研究人员可以覆盖希格斯玻色子多种可能的衰变模式，提高检测效率。尽管没有观察到显著的信号，但对背景的精确建模和数据分析仍然提供了关于ttH生产截面的限制，这对未来改进探测策略和理论预测具有指导意义。 此外，开放获取标签（Open Access）意味着这篇研究结果可以免费公开获取，促进了科学知识的广泛传播和同行之间的交流。这样的研究对于推进粒子物理学领域的发展，尤其是对LHC的进一步运行和升级计划，以及探索超出标准模型的新物理现象，都具有深远的影响。