Rekordní data z CERNu: Experiment ATLAS zpřesňuje klíčové tajemství Higgsova bosonu a raného vesmíru

Experiment ATLAS v CERNu dosáhl významného pokroku ve studiu Higgsova bosonu, když stanovil rekordní limity pro jeho vzájemnou interakci.

Experiment ATLAS v CERNu dosáhl významného pokroku ve studiu Higgsova bosonu, když stanovil rekordní limity pro jeho vzájemnou interakci. Tato interakce, známá jako „self-coupling“, je klíčová pro pochopení mechanismu, který dává hmotu elementárním částicím, a pro vývoj raného vesmíru.

Vědci analyzovali jeden z takzvaných „zlatých“ rozpadových kanálů páru Higgsových bosonů, kde se jeden boson rozpadá na dva fotony a druhý na pár spodních kvarků. Pro tuto analýzu byl zkombinován kompletní datový soubor z provozu LHC Run 2 (2015–2018) a částečný soubor z Run 3 (2022–2024). Jedná se o první měření experimentu ATLAS založené na více než 300 inverzních femtobarnů (fb⁻¹) dat z proton-protonových srážek, přičemž jeden inverzní femtobarn odpovídá přibližně 100 bilionům srážek.

Studium tohoto rozpadového kanálu je mimořádně náročné, protože produkce páru Higgsových bosonů je extrémně vzácná – předpokládá se, že k ní dojde pouze jednou z bilionu proton-protonových srážek. Navíc existuje značné pozadí z procesů Standardního modelu, které tento rozpad napodobují. Fyzici z ATLASu tyto výzvy překonali pomocí pokročilých technik analýzy dat, včetně strojového učení, které pomohly izolovat signál rozpadu od pozadí.

Díky těmto pokrokům a přidání dat z Run 3 stanovili výzkumníci z ATLASu přísnější limity než dříve na sílu signálu a dva klíčové parametry interakce. Velikost vzájemné interakce Higgsova bosonu, dělená predikcí Standardního modelu, je nyní omezena na rozmezí mezi −1,6 a 6,6. Síla interakce mezi dvěma Higgsovými bosony a dvěma vektorovými bosony (W nebo Z), dělená predikcí Standardního modelu, je omezena na rozmezí mezi −0,5 a 2,6.

Tyto výsledky podtrhují rostoucí schopnost spolupráce ATLAS zkoumat produkci páru Higgsových bosonů v tomto „zlatém“ rozpadovém kanálu. Položily také základ pro budoucí měření vzájemné interakce Higgsova bosonu, což je zásadní pro pochopení vývoje vesmíru po Velkém třesku. S plným datovým souborem z Run 3, který bude brzy k dispozici, a s blížícím se High-Luminosity LHC, je experiment ATLAS v dobré pozici k dalšímu posunu těchto studií. To povede k prohloubení našeho chápání Higgsova bosonu a k prozkoumání potenciálních známek fyziky za hranicemi Standardního modelu.