ATLAS实验中带电希格斯玻色子与顶夸克关联搜索及H±→τν衰变研究

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"这篇研究论文发表在Physics Letters B 759 (2016) 555–574上,由ATLAS合作团队完成,报告了在大型强子对撞机(LHC)的ATLAS探测器中对带电希格斯玻色子的搜索结果。该搜索是针对质子-质子碰撞数据进行的,这些数据是在能量为13 TeV的碰撞中收集的,总和起来相当于3.2 fb-1的综合光度。" 在标准模型之外,带电希格斯玻色子是许多超出标准模型理论,如超对称理论中的预测粒子。这项研究关注的是与单个顶夸克关联并通过H±→τν衰变的带电希格斯玻色子的产生。在这种衰变过程中,带电希格斯玻色子会衰变成一个τ轻子和一个中微子,而顶夸克则会经历强子衰变。这种特定的最终状态特点是有τ轻子的强子衰变、缺失的横向动量(由于中微子未被探测到)以及没有高横向动量的电子和介子。 数据分析显示,观测到的数据与标准模型预测的背景流程一致,没有发现明显的带电希格斯玻色子信号。因此,研究人员进行了统计分析,以设置在95%置信水平下带电希格斯玻色子的产生截面乘以其分支分数σ(pp→[b] tH±)×BR(H±→τν)的上限。这个上限在玻色子质量范围200至2000 GeV之间变化,从1.9 pb到15 fb不等。 此次搜索的结果优于之前基于8 TeV质子-质子碰撞数据得到的限制,进一步限制了带电希格斯玻色子的存在可能性。这样的研究对于理解基本粒子物理学中的未知领域,特别是可能存在的新物理现象,具有重要意义。通过对带电希格斯玻色子的探索,科学家们可以更深入地了解希格斯机制,以及可能存在的超对称性等新的物理理论。