Coraz więcej dowodów na istnienie bozonu Higgsa
Krótkotrwały bozon Higgsa podlega rozpadowi w wielu różnych zbiorach cząstek finalnych (kanałach rozpadu) w zależności od jego masy. Zidentyfikowanie produktów rozpadu dla lekkiej cząstki Higgsa (około 120 GeV) na przytłaczającym tle poznanych już procesów stanowi wyjątkowe wyzwanie. W takich przypadkach niezwykle ważne jest, by przyjrzeć się wszystkim możliwym kanałom rozpadu. Aby ułatwić to zadanie, naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt "Understanding the origin of mass with the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider" (HIGGS-ZAP). Zespół projektu skupił się przede wszystkim na przypadkach, w których bozon Higgsa został wyprodukowany w asocjacji z bozonem Z i jego późniejszym rozpadem w kwarkach pięknych (strumieniach b). Bozony Z charakteryzują się wyraźną sygnaturą rozpadu, oferując w ten sposób przydatny sposób na wyłapywanie zdarzeń z udziałem bozonów Higgsa-Z na tle innych. Założono, że cząstki Higgsa będą rozpadały się na dwa strumienie b obejmujące względnie długotrwałe hadrony. Pomogło to zidentyfikować rozpad cząstek Higgsa. Innowacyjny element podejścia opracowanego w projekcie HIGGS-ZAP polegał na tym, że bozon Higgsa i skojarzone z nim bozony Z wymagały wysokiej energii. Okazało się, że dzięki temu zdarzenia związane z bozonami Higgsa-Z wyróżniają się na tle 95% wszystkich innych potencjalnych zdarzeń z udziałem bozonu Higgsa. Algorytmy śledzenia online opracowane w projekcie pomogły zrekonstruować tory cząstki w wewnętrznym detektorze ATLAS. Na ich podstawie internetowy system monitorowania wykorzystano do wytypowania strumieni b i leptonów oraz do odfiltrowywania nieistotnych zdarzeń. Członkowie projektu przeprowadzili najbardziej aktualne pomiary dla pojedynczych strumieni b i par wyprodukowanych w zderzeniach w Wielkim Zderzaczu Hadronów dla tego nowego reżimu energetycznego. To dostarczyło ważnych danych na temat zderzeń protonów i pozwoliło przeprowadzić test koncepcji, zgodnie z którą wysokoenergetyczne bozony Higgsa dają się zaobserwować. Naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali rozpad wysokoenergetycznych bozonów Z na dwa strumienie b, które scaliły się w jeden gruby strumień. Algorytmy oparte o dane w czasie rzeczywistym w porównaniu z tymi opartymi na rekonstrukcji torów cząstki wykazały dopuszczalne odchylenie w identyfikacji wysokoenergetycznych cząstek rozpadających się na strumienie b. Wyniki projektu opublikowano w czasopismach naukowych i zaprezentowano podczas międzynarodowej konferencji. Projekt HIGGS-ZAP znacznie umocnił potencjał detektora ATLAS w pomiarach dotyczących bozonu Higgsa.
Słowa kluczowe
ATLAS, bozon Higgsa, kanał rozpadu, źródła masy, Wielki Zderzacz Hadronów, bozon Z, strumień b, tor cząstki, lepton, wysokoenergetyczny bozon Higgsa
