Puntando sull’interazione del bosone di Higgs con il quark charm

Eventi candidati per un bosone di Higgs prodotto in associazione con un bosone Z, come registrato da ATLAS (a sinistra) e CMS (a destra). Il bosone di Higgs decade in una coppia di getti (coni) originati dai quark charm, e il bosone Z decade in muoni (linee rosse a sinistra) o elettroni (linee verdi a destra). Crediti: CERN

Dalla scoperta del bosone di Higgs un decennio fa, le collaborazioni ATLAS e CMS al Large Hadron Collider (LHC) hanno lavorato duramente cercando di svelare i segreti di questa particella speciale. In particolare, le collaborazioni hanno studiato in dettaglio come il bosone di Higgs interagisce con le particelle fondamentali come le particelle che compongono la materia, i quark e i leptoni. Nel modello standard della fisica delle particelle, queste particelle di materia cadono in tre “generazioni” di massa crescente e il bosone di Higgs interagisce con esse con una forza proporzionale alla loro massa. Qualsiasi deviazione da questo comportamento fornirebbe una chiara indicazione di nuovi fenomeni.

ATLAS e CMS hanno precedentemente osservato le interazioni del bosone di Higgs con i quark e i leptoni più pesanti, di terza generazione, che all’interno dell’attuale precisione di misurazione concordano con le previsioni del Modello Standard. E hanno anche ottenuto le prime indicazioni che il bosone di Higgs interagisce con un muone, un leptone di seconda generazione. Tuttavia, devono ancora osservarlo mentre interagisce con i quark di seconda generazione. In due recenti pubblicazioni, ATLAS e CMS riportano analisi che pongono limiti stretti alla forza dell’interazione del bosone di Higgs con un quark charm, un quark di seconda generazione.

ATLAS e CMS hanno studiato le interazioni del bosone di Higgs osservando come il bosone si trasforma, o “decade” in particelle più leggere o come viene prodotto insieme ad altre particelle. Nei loro ultimi studi, utilizzando i dati del secondo ciclo di LHC, le due squadre hanno cercato il decadimento del bosone di Higgs in un quark charm e la sua controparte di antimateria, l’antiquark charm.

Nel modello standard, questo decadimento è relativamente raro e si verifica solo il 3% delle volte. Inoltre, il decadimento è estremamente difficile da individuare perché i due spruzzi, o “getti”, di particelle che genera possono essere prodotti anche da altri processi a velocità molto maggiori. Per identificare più facilmente questo decadimento, ATLAS e CMS hanno indirizzato le loro ricerche sui bosoni di Higgs prodotti insieme a un bosone W o Z che decade in elettroni, muoni (W, Z) o neutrini (Z), e hanno utilizzato sofisticate tecniche di apprendimento automatico per identificare jet originati dai quark charm. La ricerca CMS ha anche cercato bosoni di Higgs ad alto slancio, o “potenziati”, che provocano il collasso di due getti di fascino in un ampio getto.

I team non hanno trovato alcuna indicazione significativa del decadimento del bosone di Higgs in quark charm nei dati, ma le loro analisi hanno stabilito dei limiti alla velocità con cui questo decadimento dovrebbe verificarsi quando il bosone di Higgs viene prodotto insieme a un bosone W e Z. Questi limiti corrispondono ai limiti superiori della forza di interazione del bosone di Higgs con un quark charm di 8,5 e 5,5 volte la previsione del modello standard per ATLAS e CMS, rispettivamente.

ATLAS ha continuato combinando la loro analisi con una misurazione del decadimento del bosone di Higgs in quark di bellezza, dimostrando che il bosone di Higgs interagisce più debolmente con il quark charm che con il quark di bellezza. In altre parole, hanno scoperto che il bosone di Higgs interagisce in modo diverso con i quark di seconda e terza generazione, come previsto dal Modello Standard.

È interessante notare che lo studio CMS ha permesso ai ricercatori del CMS di osservare in un collisore di adroni il decadimento dello Z bo in quark charm, un’osservazione bonus che è il risultato di una fase di convalida nella loro ricerca del decadimento del bosone di Higgs in quark charm.


Le collaborazioni ATLAS e CMS inseguono l’invisibile con il bosone di Higgs


Maggiori informazioni:
Vincolo diretto sull’accoppiamento Higgs-charm da una ricerca del bosone di Higgs decade in quark charm con il rivelatore ATLAS, arXiv:2201.11428v1 [hep-ex]doi.org/10.48550/arXiv.2201.11428

Lo studio CMS può essere trovato qui: cms-results.web.cern.ch/cms-re … IG-21-008/index.html

Citazione: Homing sull’interazione del bosone di Higgs con il quark charm (2022, 11 marzo) recuperato il 17 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-homing-higgs-boson-interaction-charm.html

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