Fração de ramificação no tempo das seções transversais para os principais modos de produção de Higgs no LHC (ggF, VBF, VH e ttH + tH) em cada modo de decaimento relevante (γγ, WW, ZZ, ττ, bb). Todos os valores são normalizados para as previsões do modelo padrão. Além disso, os resultados combinados para cada seção transversal de produção também são mostrados, assumindo os valores do modelo padrão para as taxas de ramificação em cada modo de decaimento. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
O bóson de Higgs foi descoberto em 2012 pelos experimentos ATLAS e CMS do CERN, mas seu acoplamento a outras partículas permanece um enigma.
Felizmente, o LHC fornece muitas janelas para medir os acoplamentos do bóson de Higgs. Existem quatro maneiras principais de produzir o bóson de Higgs:através da fusão de duas partículas de glúon (fusão de glúon, ou ggF), através da fusão de bósons de vetores fracos (VBF), ou em associação com um bóson W ou Z (VH), ou um ou mais quarks top (ttH + tH). Existem também cinco canais principais nos quais os bósons de Higgs podem decair:em pares de fótons, Bósons W ou Z, léptons tau ou quarks b. Cada um desses processos traz percepções exclusivas sobre as propriedades do bóson de Higgs.
Graças às quantidades sem precedentes de bósons de Higgs produzidos no LHC, todos os modos de produção e decaimento acima foram agora observados. Em um novo resultado apresentado pela Colaboração ATLAS, usando dados coletados até 2017, as medições para cada um desses processos atingiram o limite de significância de cinco desvios padrão, além da qual sua existência é considerada estabelecida.
Os rendimentos do bóson de Higgs para a maioria das combinações de produção e decaimento foram medidos (veja a figura) e foram considerados de acordo com as previsões do Modelo Padrão. A medição das seções transversais para cada modo de produção em colisões próton-próton a 13 TeV, assumindo que os decaimentos ocorram conforme previsto pelo Modelo Padrão, são os mais precisos obtidos até o momento.
Os físicos também começaram a explorar o quebra-cabeça do bóson de Higgs de uma nova maneira. Nas últimas análises, em vez de contar bósons de Higgs inclusive nos principais modos de produção e decaimento, Os físicos do ATLAS mediram as topologias do bóson de Higgs separadamente para regiões menores do espaço de fase:diferentes intervalos de momento transversal do bóson de Higgs, número de jatos associados, e números e propriedades cinemáticas de bósons fracos associados e quarks top. Usando essas peças menores do quebra-cabeça, chamadas de "seções transversais de modelo simplificadas" (STXS), permite que os físicos separem melhor o processo de medição da interpretação em termos de propriedades teóricas. Em última análise, ele fornece uma imagem mais detalhada dos acoplamentos do bóson de Higgs no LHC e testes mais rigorosos do modelo padrão.
Entre as regiões STXS consideradas na análise, alguns já foram medidos com boa precisão no LHC, mas nenhum desvio do modelo padrão foi observado até agora. Essas medições permitem que os físicos aumentem ainda mais a sensibilidade nas propriedades de acoplamento do bóson de Higgs às outras partículas elementares. Avançar, eles estabeleceram restrições em novas teorias da física - como o "modelo duplo de Higgs", que introduz bósons de Higgs adicionais, e o modelo supersimétrico hMSSM - que são mais rigorosos do que os relatados anteriormente pelo ATLAS.
Essas medições continuarão a melhorar à medida que mais dados da Execução 2 e além forem incluídos, fornecendo uma imagem ainda mais precisa das propriedades do bóson de Higgs.
