CMS實驗在質子質子碰撞中搜尋希格斯玻色子對產生

運用歐洲核子研究組織（CERN）大型強子對撞機（LHC）第二執行期的高能質子質子碰撞資料，CMS合作組織的物理學家釋出了其對希格斯玻色子對（又稱雙希格斯）產生的最新搜尋結果，並對其產生率施加了限制。

希格斯玻色子對產生的候選事件顯示圖。圖片來源：CERN。

據物理學家稱，希格斯玻色子對主要能以兩種方式產生。

第一種稱為膠子膠子融合，即碰撞質子內部的膠子相互作用產生希格斯玻色子。此過程能讓科學家研究所謂的一個中間態與兩個末態希格斯玻色子之間的相互作用。

第二種方法涉及同樣在碰撞質子內部的夸克，它們會輻射出兩個向量玻色子。接著，這些向量玻色子相互作用形成希格斯玻色子，這使得研究兩個希格斯玻色子和兩個向量玻色子之間的相互作用成為可能。

CMS的物理學家透過搜尋雙希格斯可能衰變的多種方式，進行了這次最新分析。

這些末態是由希格斯玻色子對衰變為底夸克、W玻色子、陶輕子和光子而產生的。

透過結合這些搜尋工作，並運用包括提升決策樹和深度神經網路等精密的分析技術，同時分析所有資料，合作組織得以比以往提取更多資訊。

這項研究使研究人員能在95%的置信水準下，確立希格斯玻色子對產生率的上限。

目前測得的限制是，雙希格斯總產生率為標準模型預期的3.5倍，而向量玻色子融合產生雙希格斯的產生率為標準模型預期的79倍。

隨著LHC第三執行期的資料採集工作正在進行，CMS實驗收集到的資料量已翻倍，CMS的研究人員正在分析這些資料。

測量希格斯玻色子自相互作用最令人期待的前景之一，是即將於2030年啟用的高亮度大型強子對撞機（HL-LHC）。

在這個新階段，加速器將為CMS提供對撞機前所未有的最高亮度。

考慮到亮度預測和系統不確定性，科學家估計，在獲得HL-LHC約一半的資料時，可能就會開始看到雙希格斯產生的初步證據。

他們表示：「我們期待進一步探索這個罕見且令人興奮的現象。」

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CMS合作組織。2024年。在√s = 13 TeV的質子質子碰撞中對非共振希格斯玻色子對產生的搜尋組合。CMS-PAS-HIG-20-011