ATLAS探测器在13 TeV pp碰撞中搜索希格斯玻色子与暗物质关联

"使用ATLAS探测器在s = 13 TeV的pp碰撞中搜索与希格斯玻色子衰变到b-夸克的希格斯玻色子相关的暗物质" 这篇研究论文是关于在大型强子对撞机（LHC）上使用ATLAS探测器进行的一项实验，该实验旨在寻找与希格斯玻色子相关联的暗物质迹象。在质心能量为13 TeV的pp碰撞中，研究团队分析了3.2 fb^-1的数据，主要关注希格斯玻色子衰变成底夸克对（b-quarks）的事件。 希格斯玻色子，是标准模型中的基本粒子，它负责赋予其他基本粒子质量。在本研究中，希格斯玻色子的衰变被重建为高动量的bb系统，这可以通过两种方式实现：一是通过一对小半径射流，二是通过一个具有子结构的大半径射流。这两种方法都是为了识别并分离出希格斯玻色子衰变的信号。 研究发现，观测到的数据与预测的背景事件一致，即没有发现明显的暗物质信号。尽管如此，研究团队还是对这些结果进行了解释，采用了两种理论模型： 1. 简化的模型：这个模型假设存在一个Z'规范玻色子，它作为媒介，使得暗物质与标准模型粒子之间可以发生相互作用。如果暗物质粒子与Z'玻色子相互作用，并且Z'玻色子随后衰变成希格斯玻色子，那么这种过程可能会在实验中留下特定的信号。 2. 两个希格斯-双重峰模型：这个模型引入了一个额外的Z'玻色子，它可以衰变为标准模型的希格斯玻色子和一个伪标量希格斯玻色子。这个伪标量希格斯玻色子进一步衰变成暗物质粒子对。这种模型允许研究者探索更复杂的粒子相互作用可能性。 论文的发布遵循开放存取政策，这意味着研究结果可供公众免费获取。研究对于理解暗物质与标准模型粒子的可能联系，以及在高能物理领域的希格斯玻色子性质研究方面，提供了重要的数据和分析。 这项工作展示了科学家如何利用ATLAS探测器的强大能力来探索宇宙中最神秘的成分——暗物质，并尝试揭示其与已知粒子世界的潜在联系。尽管目前没有直接证据表明暗物质与希格斯玻色子的关联，但这样的研究对于拓宽我们对宇宙的理解至关重要，并可能为未来的研究开辟新的方向。