ATLAS探测器发现125.5 GeV希格斯玻色子衰变为光子和Z玻色子的最新研究

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本研究论文标题为"在 sqrt(s)=7 TeV 和 8 TeV pp碰撞中搜寻Higgs玻色子衰变为光子和Z玻色子的实验结果与ATLAS探测器",发表于《物理快报B》第732期,是ATLAS合作团队的一项关键工作。这项研究专注于对中性希格斯玻色子(Higgs boson)的衰变模式进行探索,特别是关注其通过H→Zγ (Z 衰变为两个轻子,如电子或μ子) 的途径。 作者们利用了4.5 fb^-1的7 TeV质心能量下的pp碰撞数据和20.3 fb^-1的8 TeV质心能量下的pp碰撞数据,这些数据是在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)上由ATLAS探测器收集的。他们的目标是对希格斯玻色子的质量范围120-150 GeV内的这一特定衰变模式进行统计分析,以验证标准模型(SM)的预测。 实验结果显示,对于质量约为125.5 GeV的希格斯玻色子,观察到的信号与标准模型的预期在三个最终状态粒子(光子和两个轻子)的不变质量(m_ℓℓγ)分布上是一致的。然而,95%置信水平下的上限结果表明,实际观测到的Higgs boson衰变为Zγ的信号强度是标准模型预测的11倍。这为理论和实验物理学提供了重要的约束,特别是对于Higgs boson的性质及其在高能物理中的角色。 此外,论文还给出了8 TeV质心能量下,对于质量在120-150 GeV范围内的中性Higgs boson,衰变为Zγ过程的截面乘以分支比(BR)的95%置信水平上限,范围在0.13 pb到0.5 pb之间。这些限制进一步验证了希格斯机制的预测,并可能揭示超出标准模型的新物理效应。 这项研究不仅提升了我们对希格斯玻色子行为的理解,也对粒子物理学的标准模型进行了严格的检验,为未来的高能物理实验提供了有价值的数据和参考。通过这样的精确测量,科学家们可以继续探索粒子宇宙的未知领域,寻找新的物理现象和理论突破。