ヒッグス粒子と第二世代フェルミオンとの結合定数測定による標準模型の検証

通过测量希格斯玻色子和第二代费米子之间的耦合常数来验证标准模型

基本信息

批准号：
18J21699
负责人：
川口智美
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、2015年から2018年までにLHC-ATLAS実験で取得した積分ルミノシティ139 fb-1、重心系エネルギー13 TeVの陽子陽子衝突データを用いて、ヒッグス粒子がμ粒子2つに崩壊する過程（H→μμ）を探索した。この探索は、第二世代フェルミオンであるμ粒子の質量獲得も標準模型が予言するヒッグス機構によるものであるかの検証を可能にするものである。本年度は、より多くの信号事象を捉えるために、今までの解析では扱っていなかったヒッグス粒子生成過程（VH/ttH過程）に特化したカテゴリーを導入し、事象選別やカテゴリー分けの条件を最適化した。また、信号事象数を大きなバイアスなく抽出するために、複数のシミュレーションサンプルやデータのサイドバンド領域を使用して、背景事象のモデル関数やフィット手法の妥当性も確認した。本解析の結果、2σを超える統計的有意度でH→μμ崩壊の兆候を観測し、標準模型で期待される信号数に対する信号数の測定値(信号強度)として1.2±0.6という標準模型と無矛盾の結果を得た。この結果は、第二世代フェルミオンの質量起源も第三世代フェルミオンと同様にヒッグス場との湯川結合から生じていることを初めて示唆する結果であり、フェルミオンの質量起源とフェルミオンの世代の謎を解明する上で重要な要素を提供する。さらに、標準模型を仮定すると、将来のLHCおよび高輝度LHC実験においてH→μμ崩壊を5σ以上の統計的有意度で発見することが期待されることも示した。

本研究利用2015年至2018年LHC-ATLAS实验获得的积分光度为139 fb-1、质心能量为13 TeV的质子-质子碰撞数据来研究希格斯粒子碰撞的过程。搜索了玻色子衰变成两个μ粒子（H→μμ）。这项研究将有可能验证第二代费米子（μ粒子）的质量获取是否也是由于标准模型预测的希格斯机制所致。今年，为了捕获更多的信号事件，我们将引入一个专门针对希格斯玻色子产生过程（VH/ttH过程）的类别，这在之前的分析中没有涉及到，并优化了事件选择和分类的条件。成为。此外，为了提取没有显着偏差的信号事件数量，我们使用多个模拟样本和数据边带区域来确认背景事件模型函数和拟合方法的有效性。分析的结果是，我们观察到 H→μμ 衰减的迹象，统计显着性超过 2σ，并且信号数量相对于标准模型中预期信号数量的测量值（信号强度）与标准模型中预期信号数量的测量值（信号强度）一致。得到的结果为标准模型1.2±0.6。这一结果首次表明，与第三代费米子类似，第二代费米子的质量起源也源于与希格斯场的汤川耦合，并且费米子的质量起源和费米子的产生为求解提供了重要元素。之谜此外，假设标准模型，我们表明预计未来的LHC和高光度LHC实验将发现H→μμ衰变，统计显着性为5σ或更高。