Figura 1:Distribuição da massa invariante dos quatro leptões selecionados na medição ATLAS de H → ZZ * → 4l usando o conjunto de dados 2015 + 2016 completo. O bóson de Higgs corresponde ao excesso de eventos em relação ao fundo ZZ * não ressonante observado a 125 GeV. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
A descoberta de um bóson de Higgs em 2012 pelos experimentos ATLAS e CMS marcou um marco na história da física de partículas. Ele confirmou uma previsão de longa data do Modelo Padrão, a teoria que compreende nossa compreensão atual das partículas elementares e suas interações.
Com a enorme quantidade de colisões próton-próton fornecidas pelo LHC em 2015 e 2016 no aumento da energia de colisão de 13 TeV, o experimento ATLAS entrou em uma nova era de medições de propriedades do bóson de Higgs. Os novos dados permitiram ao ATLAS realizar medições de seções transversais inclusivas e diferenciais usando o decaimento "dourado" H → ZZ * → 4ℓ.
O canal de quatro leptões, embora raro (0,012% de fração de ramificação em estados finais com elétrons ou múons), tem a assinatura mais clara e limpa de todos os modos de decaimento do bóson de Higgs. Isso se deve à pequena contaminação de fundo do canal. A Figura 1 mostra um pico ressonante estreito a 125 GeV na massa invariante reconstruída no topo de uma distribuição de fundo localmente relativamente plana dominada pela produção (não ressonante) qq → ZZ *.
O momento transversal do bóson de Higgs pode ser usado para testar diferentes mecanismos de produção de Higgs e possíveis desvios das interações do modelo padrão. A Figura 2 mostra a seção transversal diferencial medida do momento transversal de quatro leptons (p T 4l) em comparação com várias previsões do Modelo Padrão.
Figura 2:Seção transversal diferencial para o momento transversal (pT4l) do bóson de Higgs. A seção transversal medida é comparada a diferentes previsões de ggF SM. As barras de erro nos pontos de dados mostram o total de incertezas, enquanto as incertezas sistemáticas são indicadas pelas caixas. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
Ao estudar o número de jatos produzidos nesses eventos, bem como o momento transversal do jato líder, O ATLAS pode sondar e ajudar a melhorar a modelagem teórica da produção do bóson de Higgs por meio da fusão do glúon. As seções transversais diferenciais medidas e previstas em função da multiplicidade do jato são mostradas na Figura 3.
Várias seções transversais diferenciais foram medidas para observáveis sensíveis à produção e decaimento do bóson de Higgs, incluindo distribuições cinemáticas dos jatos produzidos em associação com o bóson de Higgs. Boa concordância é encontrada entre os dados e as previsões do Modelo Padrão. As medições são usadas para restringir interações anômalas do bóson de Higgs (consulte a Figura 4).
Figura 3:Distribuição da massa invariante dos quatro leptões selecionados na medição ATLAS de H → ZZ * → 4l usando todo o conjunto de dados 2015 + 2016. O bóson de Higgs corresponde ao excesso de eventos em relação ao fundo ZZ * não ressonante observado a 125 GeV. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
Figura 4:Limites dos decaimentos do bóson de Higgs modificados dentro da estrutura de pseudo-observáveis. Os limites são extraídos no plano de εL e εR, que modificam os termos de contato entre o bóson de Higgs e os léptons canhotos e destros, assumindo universalidade com sabor de leptão. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
