Коллаборация ATLAS обновила рекордные ограничения на параметры самовзаимодействия бозона Хиггса

Фундаментальной загадкой физики высоких энергий остается природа самовзаимодействия бозона Хиггса. Разгадка этого механизма критически важна для понимания процессов, протекавших в момент зарождения Вселенной, и раскрытия тайны возникновения массы у элементарных частиц.

Участники коллаборации ATLAS представили результаты исследования наиболее перспективного канала распада пары бозонов Хиггса, в котором один из них трансформируется в пару фотонов, а другой — в два b-кварка. Несмотря на исключительную редкость таких событий, этот сценарий обладает высокой чистотой сигнала, что делает его крайне ценным для прецизионной физики.

В работе были объединены массивы данных второго этапа работы LHC (Run 2, 2015–2018 годы) и актуальные сведения третьего этапа (Run 3, 2022–2024 годы). Общий объем накопленной светимости превысил 300 обратных фемтобарн, что эквивалентно статистике из десятков квадриллионов протонных соударений, позволив существенно укрепить доказательную базу.

Столь внушительный объем информации необходим из-за невероятно низкой вероятности рождения ди-хиггсовской пары: фиксируется лишь один такой инцидент на триллион столкновений. Задачу усложняет плотный поток фоновых процессов, имитирующих полезный сигнал.

Чтобы выделить нужные события, исследователи задействовали передовые методы анализа данных и алгоритмы машинного обучения, что позволило значительно повысить чувствительность детекторов к редким физическим процессам.

Итогом работы стало уточнение параметров теоретических моделей. Уровень самовзаимодействия бозона Хиггса был ограничен диапазоном от −1,6 до 6,6 относительно предсказаний Стандартной модели. Также были сужены рамки для взаимодействия пары хиггсовских бозонов с векторными W- и Z-бозонами: этот показатель теперь находится в интервале от −0,5 до 2,6.

Эти результаты подтверждают, что современный уровень экспериментальной техники вплотную приблизился к возможности детального изучения парного рождения бозонов Хиггса в «золотом» канале. Это приближает науку к прямому измерению интенсивности самовзаимодействия — ключевому параметру, определяющему структуру нашей реальности.

Данное исследование заложило фундамент для будущих изысканий, которые станут возможны после обработки полного цикла данных Run 3 и последующего апгрейда коллайдера до версии High-Luminosity LHC. Дальнейшее повышение точности может выявить тонкие отклонения от Стандартной модели, которые станут «окном» в Новую физику и помогут окончательно прояснить фундаментальное устройство Вселенной.

Источник: iXBT