寻找13TeV质子-质子碰撞中衰变至双希格斯玻色子的重共振

"这篇研究论文是在寻找一种可能的大型共振粒子，这种粒子会衰变成一对标准模型希格斯玻色子，并且最终状态包括四个b夸克-反夸克对。这项搜索是基于CMS（Compact Muon Solenoid）实验在2016年收集的质子-质子碰撞数据，这些数据来自于CERN（欧洲核子研究中心）的大型强子对撞机（LHC），总能量为13 TeV，对应的积聚亮度为35.9 fb^-1。希格斯玻色子，因1964年的希格斯机制而预测并最终在2012年被CMS和ATLAS实验发现，是粒子物理标准模型的关键组成部分，负责赋予其他基本粒子质量。" 在标准模型中，希格斯玻色子是唯一自旋为零、无电荷、无色的标量粒子，它的存在为解释粒子质量的起源提供了理论基础。然而，标准模型并不完整，许多物理学家相信可能存在超出其框架的新物理现象，比如额外维度或新型强相互作用力。因此，寻找能够衰变成两个希格斯玻色子的大型共振粒子成为了探索新物理学的重要途径。 这篇研究中，科学家们分析了四b夸克的最终状态，这种状态下的两个高能希格斯玻色子由于洛伦兹提升会表现为单个大区域喷注。通过观察双喷注的不变质量分布，他们试图在背景噪音之上找到可能的信号峰，这可能就是大型共振粒子存在的迹象。这种方法对于检测可能存在的如引力子（Graviton）或拉德离子（Radion）等超对称粒子尤其有效，这些粒子可以是额外维度理论的预言，它们可能以共振形式产生并衰变成希格斯对。 研究团队使用了先进的分析技术来识别和重建高能事件，包括喷注识别和顶夸克对背景的抑制。他们还应用了机器学习算法来区分信号事件和背景事件，以提高探测敏感度。尽管在这个数据分析中没有发现明确的信号，但结果仍然限制了某些理论模型中的大型共振粒子的可能质量范围，这些限制对于未来的研究和实验设计具有重要意义。 这篇开放访问的文章详细描述了一项针对希格斯玻色子对产生共振的高能物理实验，这不仅深化了我们对已知物理的理解，也为寻找可能超越标准模型的新粒子提供了重要的数据和方法。