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希格斯玻色子主要衰变过程的发现

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欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的 ATLAS 实验在韩国首尔举行的国际高能物理会议上宣布,独立发现了希格斯粒子的最主要的衰变过程——正反底夸克对衰变(H→bb。希格斯玻色子的主要衰变过程的发现,能够对希格斯玻色子是物质世界的基本粒子的质量来源得到确认。
 
关键词:希格斯玻色子;衰变过程;希格斯机制;更多范文
化学论文
19世纪50年代,Steven Weinberg 和Abdus Salam对于弱相互作用理论进行了说明。W和Z玻色子的传递弱相互作用需要具有大质量,才能够对于弱力的短程性进行说明。Weinberg和Salam对于其中的质量进行了研究,他们假设W和Z玻色子能够在场的相互作用当中获取到质量,这个场指的是“希格斯场”,从而对于质量进行引入。“希格斯场”的存在也就表明希格斯玻色子时存在的。在几十年的研究发现时候,在2012年的对撞机LHC上工作的ATLAS和CMS合作组,在质子—质子对撞产生的碎片中发现了希格斯玻色子。CMS 和 ATLAS 合作组对于希格斯玻色子进行观察,发现其衰变成一对底夸克,这是目前对于希格斯玻色子的衰变以及其相互作用的主要认识。
随后,实验物理学家陆续发现并证实了希格斯粒子衰变成各种不同粒子(光子对、W玻色子对、Z玻色子和τ轻子对等过程)1-7,这些已经观察到的衰变虽有重要意义,但其在希格斯玻色子的衰变中只占不到30%;希格斯玻色子衰变成一对底夸克,才是其最频繁发生的主要衰变过程,占比高达58%。由于强子对撞机上胶子背景事例数(g→bb)是信号的一千万倍以上,所以该衰变道一直无法被实验观测确认。
H→bb分析涉及多个产生过程,无法尽述。下面主要介绍中国科学院高能物理研究所ATLAS团队所主导的H→bb分析中的一部分,即VBF与ggF过程的分析8。高能所团体在该过程的分析中提出了一个新的实验技术路线。

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