Один шанс из пяти тысяч: физики поймали распад Хиггса на мюоны

Специалисты международной коллаборации ATLAS, работающей на Большом адронном коллайдере (БАК), представили новые результаты, которые помогают глубже понять свойства бозона Хиггса и могут указать на физику за пределами Стандартной модели.

Открытия были анонсированы на Европейской конференции по физике высоких энергий во французском Марселе и касаются двух редчайших каналов распада этой частицы.

Распад на пару мюонов

Один из рассмотренных процессов — распад бозона Хиггса на пару мюонов. Это событие крайне редкое: происходит примерно один раз на пять тысяч распадов. Его изучение даёт самый прямой путь к исследованию взаимодействий бозона Хиггса с фермионами второго поколения, что помогает понять, как формируется масса у различных классов частиц.

Объединив данные второго и третьего запусков БАК, команда ATLAS получила свидетельство такого распада со статистической значимостью 3,4 стандартных отклонения — что означает очень малую вероятность случайного результата.

Распад на Z-бозон и фотон

Второй процесс ещё сложнее зафиксировать — это распад бозона Хиггса на Z-бозон и фотон. Он протекает через промежуточную "петлю" виртуальных частиц, в которой могут появляться ещё не открытые элементарные частицы. Обнаружение таких сигналов могло бы стать ключом к новой физике.

Последний анализ данных показал превышение сигнала над фоном и достиг самой высокой на сегодняшний день чувствительности для этого канала.

Как удалось добиться результата

Главная трудность подобных измерений — выделить слабый и редкий сигнал на фоне множества побочных событий. Для этого исследователи ATLAS использовали передовые методы моделирования фона и улучшенные алгоритмы отбора данных. Существенную роль сыграл и большой объём высококачественных данных, полученных на БАК, а также эффективность самого детектора ATLAS.