ATLAS探测器测量13TeV质子-质子碰撞中H→WW→eνμν的胶子-胶子融合与矢量-玻色子融合希格斯玻色子产生截面

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"这篇论文是ATLAS合作组在《Physics Letters B》期刊上发表的研究成果,详细报告了在质子-质子碰撞中通过胶子-胶子融合和矢量-玻色子融合机制产生希格斯玻色子的截面测量情况。实验基于2015年和2016年在大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)上以13 TeV质心能量进行的碰撞数据,总集成光度为36.1fb^-1。研究中分析了H→WW^*→eνμν的衰变通道,测量结果显示,该衰变分支的乘积与胶子-胶子融合和矢量-玻色子融合截面之积分别为11.4 pb和0.50 pb,统计和系统误差在内,这些结果与标准模型的预测相符。" 这篇研究的核心知识点包括: 1. **希格斯玻色子**:希格斯玻色子是粒子物理学标准模型中的基本粒子,它负责通过希格斯机制赋予其他基本粒子质量。2012年,LHC的ATLAS和CMS实验宣布发现了希格斯玻色子。 2. **胶子-胶子融合**:这是在高能粒子碰撞中产生希格斯玻色子的主要机制之一。胶子是强相互作用的媒介粒子,存在于质子和中子内部的夸克之间。两个胶子可以融合产生一个希格斯玻色子。 3. **矢量-玻色子融合**:另一种产生希格斯玻色子的方式,涉及两个弱力媒介的矢量玻色子(W或Z玻色子)的融合。这个过程在高能质子-质子碰撞中相对较少见,但仍然是探测希格斯玻色子的重要途径。 4. **H→WW^*→eνμν衰变通道**:这是希格斯玻色子衰变到一对虚拟W玻色子,进而转化为一个电子、一个中微子和一个μ子、另一个中微子的过程。这种衰变模式有助于在实验中识别希格斯玻色子信号。 5. **质子-质子碰撞数据**:研究的数据来源于LHC的质子-质子碰撞,其中质心能量为13 TeV,这是当前最高能量的粒子对撞实验。 6. **集成光度**:36.1fb^-1表示实验收集的数据量,fb^-1是“逆 femtobarn”单位,用于衡量高能物理实验中粒子碰撞的密度。 7. **测量误差**:统计误差和系统误差是实验测量的不确定度来源。在这项研究中,它们分别给出了对结果的上下限。 8. **标准模型预测**:实验结果与标准模型的预测相符合,这验证了标准模型的准确性,同时为可能的新物理现象提供了限制。 9. **《Physics Letters B》**:这是一个著名的物理学期刊,发表高质量的物理研究论文,特别是粒子物理学领域的研究成果。 这项研究为理解希格斯玻色子的性质及其产生机制提供了重要的实验数据,进一步巩固了粒子物理学的标准模型。