באמצעות נתונים מהתנגשויות פרוטונים-פרוטון באנרגיה גבוהה בריצה 2 של מאיץ ההדרון הגדול של CERN (LHC), פיזיקאים עם שיתוף הפעולה של CMSמְשׁוּחרָרהחיפוש האחרון שלה אחר ייצור צמדי בוזונים של Higgs, הידועים כ-di-Higs, וסיפק אילוצים על קצב הייצור שלהם.
תצוגת אירוע של אירוע מועמד להפקת צמד בוזונים של היגס. קרדיט תמונה: CERN.
לפי פיסיקאים,זוגות בוזונים של היגסיכול להיותבשתי דרכים עיקריות.
הראשון נקרא היתוך גלואון-גלואון, שבו גלוונים - חלקיקים בתוך הפרוטונים המתנגשים - מקיימים אינטראקציה כדי לייצר את הבוזונים של היגס. תהליך זה מאפשר למדענים לחקור את האינטראקציה בין מה שנקרא מצב ביניים אחד לשני בוזונים של היגס במצב סופי.
השיטה השנייה כוללת קווארקים, גם בתוך הפרוטונים המתנגשים, המקרינים שני בוזונים וקטורים. בוזונים וקטורים אלה מקיימים אינטראקציה ויוצרים בוזונים של היגס, מה שמאפשר מחקר של אינטראקציות בין שני בוזונים של היגס ושני בוזונים וקטורים.
הפיזיקאים של CMS ביצעו את הניתוח האחרון שלהם על ידי חיפוש אחר דרכים מרובות שבהן די-היגס יכול להתפרק.
מצבים סופיים אלה נבעו מזוגות בוזונים של היגס שהתפרקו לקווארקים תחתונים, בוזוני W, לפטונים טאו ופוטונים.
על ידי שילוב החיפושים הללו וניתוח כל הנתונים בו זמנית באמצעות טכניקות ניתוח מתוחכמות - כולל עצי החלטה מוגברים ורשתות עצביות עמוקות - שיתוף הפעולה הצליח לחלץ מידע רב יותר מאי פעם.
המחקר איפשר לחוקרים לקבוע מגבלות עליונות על שיעורי ייצור צמד הבוזונים של היגס ברמת ביטחון של 95%.
הגבולות הנמדדים עומדים כיום על פי 3.5 מהציפיות של המודל הסטנדרטי עבור סך הייצור של di-Higs, ופי 79 מהתחזית של המודל הסטנדרטי לייצורו על ידי מיזוג בוזונים וקטורים.
כאשר עידן נטילת הנתונים של Run 3 של ה-LHC בעיצומו, ניסוי ה-CMS כבר הכפיל את כמות הנתונים שנאספו, וחוקרי ה-CMS נמצאים בתהליך של ניתוחו.
אחד הסיכויים המעניינים ביותר למדידת האינטראקציה העצמית של בוזון היגס הוא ה-High-Luminosity LHC (HL-LHC), המתוכנן להתחיל לפעול ב-2030.
בשלב חדש זה, המאיץ יספק ל-CMS את עוצמת הארה הגבוהה ביותר שהושגה אי פעם בתאונת דרכים.
בהתחשב בתחזיות של בהירות ואי ודאויות שיטתיות, המדענים מעריכים שהם עשויים להתחיל לראות את הראיות הראשונות לייצור Di-Higgs עם כמחצית מנתוני HL-LHC.
"אנו מצפים לחקור את התופעה הנדירה והמרגשת הזו עוד יותר", אמרו.
_____
שיתוף פעולה ב-CMS. 2024. שילוב של חיפושים לייצור זוג בוזונים של Higgs שאינם מהדהדים בהתנגשויות פרוטון-פרוטונים ב-√s=13 TeV. CMS-PAS-HIG-20-011
