Um objetivo central do programa de física ATLAS Higgs é medir, com precisão crescente, a força das interações do bóson de Higgs com férmions e bósons elementares.
De acordo com a teoria da quebra de simetria eletrofraca, essas interações são responsáveis “”por gerar as massas das partículas. As forças de interação podem ser determinadas medindo precisamente a produção do bóson de Higgs via e decaimento nas partículas relevantes.
Na recente International Conference on High-Energy Physics (ICHEP) 2024, a colaboração ATLAS apresentou medições aprimoradas da força das interações do bóson de Higgs com os três quarks mais pesados: top, bottom e charm.
Os novos resultados são baseados em uma reanálise de dados do LHC Run 2 obtidos nos anos de 2015 a 2018 com métodos de análise significativamente aprimorados, incluindo marcação de jato aprimorada.
Mas o que são jatos e por que eles precisam ser marcados? Quando o bóson de Higgs decai em um par de quarks, cada quark se fragmenta, criando um spray colimado de partículas (principalmente hádrons) que podem ser observadas no detector. O objetivo da marcação de jato é determinar qual tipo (ou “sabor”) de quark produziu um determinado jato por meio de uma análise detalhada das propriedades do jato.
Com novas técnicas de marcação de jato (ou “sabor”) sob medida para quarks charm e bottom, os pesquisadores do ATLAS conseguiram aumentar significativamente a sensibilidade de suas análises. Junto com outras melhorias de análise, eles aumentaram a sensibilidade aos decaimentos H→bb e H”cc em 15% e um fator de três, respectivamente.
Medições atualizadas da produção do bóson de Higgs em associação com um bóson W ou Z e decaimentos em um par de quarks bottom ou charm produziram a primeira observação do processo WH, H→bb com significância de 5,3σ e uma medição de ZH, H→bb com significância de 4,9″. O decaimento do bóson de Higgs em quarks c é suprimido por um fator de massa de 20 em relação ao decaimento em quarks b e, portanto, ainda é muito raro para ser observado.
O ATLAS define um limite superior na taxa do processo VH, H”cc de 11,3 vezes a previsão do Modelo Padrão. Esses resultados são as sondagens mais precisas desses processos até o momento e são compatíveis com o Modelo Padrão.
Uma nova medição da interação do bóson de Higgs com o quark top focou na produção de Higgs em associação com dois quarks top e seu decaimento subsequente em um par de quarks bottom. Esse processo desafiador apresenta um estado final muito complexo e sofre de grandes fundos.
A nova análise, que se beneficia de uma compreensão refinada dos processos de fundo dominantes envolvendo quarks top, melhorou a sensibilidade por um fator de dois e mediu uma intensidade de sinal para a produção de ttH, H→bb de 0,81 ± 0,21, em relação à previsão do Modelo Padrão.
Técnicas de análise ainda mais aprimoradas e novos dados da Run 3 em andamento prometem medir essas interações com precisão ainda maior. Esses avanços na busca por H”cc aumentam a expectativa pelo LHC de Alta Luminosidade (HL-LHC), onde detectar esse processo entra no reino da viabilidade.
Publicado em 11/09/2024 20h22
Artigo original:
Estudo original:
- https://atlas.cern/Updates/Briefing/Higgs-beauty-charm
- https://atlas.cern/Updates/Briefing/Run2-ttHbb