Физиците от ЦЕРН уловиха изключително рядък разпад на Хигс бозона

Физици от колаборацията ATLAS представиха нови резултати за два изключително редки разпада на Хигс бозона на конференцията EPS-HEP 2025. Използвайки данни от третия цикъл на LHC в периода 2022-2024 година (165 fb¹) в комбинация с пълния набор от втория цикъл (140 fb¹), изследователите получиха статистически доказателства за разпада H→μμ и повишена чувствителност към разпада H→Zγ. Тези измервания осигуряват по-точна проверка на това дали поведението на Хигс следва Стандартния модел.

Разпадът в двойка мюони се случва в около 1 случай на 5000, но той дава най-добър достъп до взаимодействието на Хигс с фермиони от второ поколение и помага да се разбере произходът на масата в различните семейства частици.

Сигналът се търси като малък излишък от събития с маса на мюонна двойка от около 125 GeV на фона на хиляди подобни събития. В комбинирания анализ на Run-2 и Run-3 ATLAS получи за H→μμ наблюдавана (очаквана) значимост от 3,4σ (2,5σ) спрямо хипотезата „само фон“. Вероятността подобно превишение да е просто статистическа флуктуация е по-малка от 1 на 3000 хиляди. За сравнение, в предишен анализ на ATLAS върху данни само от Run-2 намекът за сигнал беше от порядъка на 2σ, докато CMS отчете 3σ при очаквани 2,5σ.

Разпадането на H→Zγ е още по-трудно: Z-бозонът се разпада на лептони, които могат да бъдат открити, само в около 6 % от случаите, а условията на Run-3 с голямо припокриване на сблъсъците затрудняват отделянето на истинските фотони от струите на частиците. Преди това съвместният анализ на ATLAS и CMS при Run-2 даде доказателства при 3,4σ (очаквани 1,6σ). Актуализираният резултат на ATLAS с добавянето на Run-3 показва наблюдавана (очаквана) значимост от 2,5σ (1,9σ) и определя най-тясната очаквана чувствителност към вероятността за разпад на H→Zγ до момента.

Повишаването на точността стана възможно благодарение на по-точното моделиране на фона, разделянето на събитията по начин на раждане на Хигс и подобрените критерии за подбор. С натрупването на нови данни изследователите очакват да преминат от „доказателство“ към „наблюдение“ на редките разпади и по този начин да проверят Стандартния модел и възможния принос на новата физика с още по-голяма точност. С още повече данни на хоризонта, предоставени от LHC, изключителната ефективност и производителност на експеримента ATLAS, пътуването в света на изследванията продължава.