Физики ЦЕРН поймали исключительно редкий распад бозона Хиггса

Бозон Хиггса ATLAS мюон Стандартная модель Большой адронный коллайдер Статистическая значимость
Физики ЦЕРН поймали исключительно редкий распад бозона Хиггса
Бозон Хиггса ATLAS мюон Стандартная модель Большой адронный коллайдер Статистическая значимость

ATLAS улавливает тонкий сигнал редкого распада на фоне шума коллайдера.

image

Физики коллаборации ATLAS представили на конференции EPS-HEP 2025 новые результаты по двум исключительно редким распадам бозона Хиггса. Используя данные Run-3 БАК за 2022–2024 годы (165 фб⁻¹) в сочетании с полным набором Run-2 (140 фб⁻¹), исследователи получили статистические свидетельства распада H→μμ и повысили чувствительность к распаду H→Zγ. Эти измерения позволяют точнее проверить, насколько поведение Хиггса следует Стандартной модели.

Распад на пару мюонов встречается примерно в одном случае из пяти тысяч, но именно он даёт лучший доступ к взаимодействию Хиггса с фермионами второго поколения и помогает понять происхождение массы у разных семейств частиц. Сигнал ищут как небольшой избыток событий с массой пары мюонов около 125 ГэВ на фоне тысяч схожих событий. В объединённом анализе Run-2 и Run-3 ATLAS получил для H→μμ наблюдаемую (ожидаемую) значимость 3,4σ (2,5σ) относительно гипотезы «только фон». Вероятность того, что такой избыток — просто статистическая флуктуация, меньше одной на три тысячи. Для сравнения, в предыдущем анализе ATLAS на данных только Run-2 намёк на сигнал достигал порядка 2σ, а CMS сообщал о 3σ при ожидаемых 2,5σ.

Распад H→Zγ ещё труднее: Z-бозон распадается на детектируемые лептоны лишь примерно в 6% случаев, а условия Run-3 с большим наложением столкновений усложняют отделение настоящих фотонов от струй частиц. Ранее совместный анализ ATLAS и CMS на Run-2 давал свидетельства на уровне 3,4σ (ожидалось 1,6σ). Обновлённый результат ATLAS с добавлением Run-3 показывает наблюдаемую (ожидаемую) значимость 2,5σ (1,9σ) и задаёт на сегодня наиболее жёсткую ожидаемую чувствительность к вероятности распада H→Zγ.

Рост точности стал возможен благодаря более точному моделированию фона, разбиению событий по способам рождения Хиггса и улучшенным критериям отбора. По мере накопления новых данных исследователи рассчитывают перейти от «свидетельств» к «наблюдению» редких распадов и тем самым ещё строже проверить Стандартную модель и возможные вклады новой физики.