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CMS实验发现ttH物理过程,高能所CMS组作出关键贡献
2018-06-05|文章来源:粒子天体中心 |【
 

  6月4日,《物理评论快报》(Physical Review Letters ,简称PRL)以编辑推荐的方式发表了欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)上CMS合作组首次发现ttH物理过程的文章(Phys. Rev. Lett. 120, 231801),高能所CMS组张华桥、李秉桓,Francesco Romeo小组在该项研究中最灵敏的ttHWW末态作出了关键性贡献并做合作组预审核报告;同时,张华桥小组和廖红波、Aniello Spiez、 Joshuha Thomas-Wilsker小组联合在ttHbb末态也做出重要贡献。此项发现直接证明了希格斯粒子和顶夸克存在一种全新的汤川相互作用,对理解费米子的质量起源有着里程碑式的意义。

  希格斯粒子于2012年7月在LHC上ATLAS和CMS实验发现后,理论上就预测存在两种新的相互作用力:希格斯粒子和费米子的汤川耦合作用,以及希格斯粒子的自耦合作用。此次CMS实验仅分析了2016年之前取得的数据,发现的ttH产生截面与标准模型预测相比稍微超出,但在2倍误差范围内一致(图2),未来LHC实验将获得更多的数据进行精确测量,以确定是否存在对标准模型的超出。

  LHC上希格斯粒子有四种产生模式(ggH,VBF,VH,ttH)。2012年发现希格斯粒子主要是通过ggH过程。ttH是这四种产生模式中唯一通过和费米子直接耦合的过程,其产生截面仅相当于ggH的1%左右,是LHC实验分析上最具挑战的物理过程之一。此次CMS观测到5.2倍显著度的ttH信号,综合了多个末态的分析成果。高能所CMS组在陈和生院士和陈国明研究员的领导下,在ttH希格斯粒子衰变到WW、bb、双光子、ZZ末态中均作出了重要贡献。ATLAS实验最新的结果使用更多的数据,获得了6.2倍显著度的ttH信号,验证了CMS的结果。高能所ATLAS组也参与了发现 ttH的研究工作。

  6月4日当天,ATLAS实验和CMS实验分别在大型强子对撞机物理国际研讨会上报告了这一发现,欧洲核子研究中心召开了发现ttH的媒体发布会,并在CERN courier杂志等媒体上进行了相关报道。美国物理学会也发表了《观点》评论文章,对CMS实验ttH的发现给予高度评价。

  高能所CMS组的ttH研究工作得到了中组部“青年千人计划”基金、中科院“百人计划”启动基金、科技部973计划、国家自然科学基金委国际合作与交流基金项目以及面上基金的资助。

图1: PRL发表的发现ttH物理过程的CMS合作组文章

图2: CMS实验测量的ttH产生截面和标准模型预言的比较

  相关报道链接:

  美国物理学会《观点》报道:https://physics.aps.org/articles/v11/56

  CERN新闻发布会:https://press.cern/press-releases/2018/06/higgs-boson-reveals-its-affinity-top-quark

  CERN courier报道:http://cerncourier.com/cws/article/cern/71524

  CMS实验新闻:http://cms.cern/news/tth-announcement   


 
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