물리학 자들은 희귀 한 힉스 보손 붕괴의 증거를 찾습니다

2012 년 힉스 보손이 발견 된 이후, ATLAS와 LHC (Large Hadron Collider)의 CMS 협력 과학자들은 그 특성을 특성화하고이 신비한 입자를 부패시키는 다양한 방법을 찾고 있습니다. 풍부하지만 실험적으로 복잡한 b- 쿼크로 붕괴에서 희귀 한 4 개의 렙톤으로의 붕괴에 이르기까지 각각은이 새로운 입자의 특성을 연구하는 다양한 방법을 제공합니다.

이제 ATLAS는 Higgs boson이 두 개의 렙톤 (반대 전하를 가진 전자 또는 뮤온 쌍)과 광자로 붕괴된다는 첫 번째 증거를 발견했습니다. "Dalitz Decay"로 알려진 이것은 LHC에서 지금까지 관찰 된 가장 희귀 한 Higgs boson 붕괴 중 하나입니다.

이 분석을 위해 ATLAS 물리학 자들은 가상 광자에 의해 매개되는 Higgs boson 붕괴를 표적으로 삼았습니다. 일반적인 안정된 질량없는 광자와 달리이 가상 입자는 일반적으로 매우 작은 (그러나 0이 아닌) 질량을 가지며 즉시 두 개의 렙톤으로 붕괴됩니다.

ATLAS 물리학 자들은 총 질량이 30GeV 미만인 두 개의 렙톤뿐만 아니라 광자와의 충돌 이벤트에 대해 전체 LHC Run 2 데이터 세트를 조사했습니다. 이 영역에서 가상 광자에 의한 붕괴는 동일한 최종 상태로 이어지는 다른 프로세스보다 우세해야합니다.

ATLAS는이 감쇠 채널에서 Higgs boson 신호 속도를 측정했는데, 이는 표준 모델에서 예상 한 것보다 1.5 ± 0.5 배 더 높습니다. 관찰 된 신호가 배경 변동으로 인해 발생했을 확률은 3.2 시그마 (1000 분의 1 미만)입니다.

다가오는 고광도 LHC 프로그램에서 예상되는 방대한 양의 데이터로 인해 희귀 한 Higgs boson 붕괴 연구가 새로운 표준이 될 것입니다. 이를 통해 물리학 자들은 자신의 존재 증거를 제시하는 것에서 관찰을 확인하고 힉스 보손의 특성에 대한 자세한 연구를 수행하는 것으로 이동할 수 있으며, 이는 표준 모델에 대한 더욱 엄격한 테스트로 이어질 것입니다.

힉스 보손이 광자와 렙톤 쌍으로 붕괴되는 것을 관찰하면 물리학 자들이 전하 패리티 (CP) 대칭을 연구 할 수 있습니다. CP 대칭은 입자가 반입자로 대체되는 상호 작용하는 입자의 거울 이미지가 원래 상호 작용과 정확히 같아야한다는 것을 의미합니다.

이것은 카온 입자를 연구하는 물리학 자들이 놀랍게도 입자 물리학의 세계에서는 그렇지 않다는 것을 알게 된 1964 년까지 자연스러운 가정이었습니다. 그 이후로 물리학 자들은 CP 위반이 전기 약한 상호 작용의 신호라는 것을 알게되었고이를 표준 모델에 포함 시켰습니다.

그러나 힉스 보손이 3 개의 입자로 붕괴되고, 그중 2 개는 전하를 띠며, 물리학 자들은 붕괴가 바람직한 방향인지 여부를 조사 할 수 있으며,이를 통해 연구원들은 CP 대칭을 위반 한 이유에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 표준 모델을 넘어서는 새로운 물리학의 힌트로 이어질 수도 있습니다.