Бозон Хіггса відкрили 2012 року експерименти ATLAS і CMS у ЦЕРНі, але його зв'язок з іншими частинками залишається загадкою.
На щастя, БАК надає безліч методів для вимірювання бозонних зв'язків Хіггса. Існує чотири основні способи отримання бозона Хіггса: за допомогою злиття двох глюонних частинок (злиття глюонів або ggF), злиття слабких векторних бозонів (VBF) або в поєднанні з бозоном W або Z (VH) або один або кілька верхніх кварків (ttH + tH).
Є також п'ять основних каналів, в яких бозони Хіггса можуть розпадатися: на пари фотонів, W або Z-бозони, тау-лептони або b-кварки. Кожен з цих процесів дає унікальну інформацію про властивості бозона Хіггса.
Завдяки безпрецедентній кількості бозонів Хіггса, що утворюються в БАК, всі перераховані вище способи утворення і розпаду тепер спостерігаються.
У новому результаті, представленому колаборацією ATLAS, з використанням даних, зібраних до 2017 року, вимірювання для кожного з цих процесів досягли порогу значущості п'яти стандартних відхилень, за межами якого їх існування вважається встановленим.
Виходи бозона Хіггса для більшості комбінацій освіти і розпаду були вимірені (див. малюнок), і було знайдено, що вони узгоджуються з передбаченнями Стандартної моделі. Вимірювання перерізів для кожного способу в протон-протонних зіткненнях при 13 ТЕВ, за умови, що розпади відбуваються, як передбачено Стандартною моделлю, є найбільш точними на сьогоднішній день.
Фізики також почали досліджувати бозонну головоломку Хіггса по-новому. В останніх аналізах замість підрахунку бозонів Хіггса в основних режимах освіти і розпаду, фізики ATLAS виміряли топології бозона Хіггса окремо для менших областей фазового простору: різні діапазони поперечного імпульсу бозона Хіггса, числа пов'язаних струменів і числа та кінематичні властивості пов'язаних слабких бозонів і верхніх кварків.
Використання цих невеликих шматочків головоломки, що називаються «спрощеними шаблонними перерізами» (STXS), дозволяє фізикам краще відокремити процес вимірювання від інтерпретації з точки зору теоретичних властивостей. Зрештою, це забезпечує більш детальну картину бозонних зв'язків Хіггса на БАК і більш суворі тести Стандартної Моделі.
Серед областей STXS, що розглядаються в аналізі, деякі з них вже були виміряні з хорошою точністю на БАК, але відхилень від стандартної моделі досі не спостерігалося. Ці вимірювання дозволяють фізикам ще більше підвищити чутливість властивостей зчеплення бозона Хіггса до інших елементарних частинок.
Крім того, вони наклали обмеження на нові фізичні теорії - такі як «модель дублета Хіггса», яка вводить додаткові бозони Хіггса, і суперсиметрична модель hMSSM - які є більш суворими, ніж ті, про які раніше повідомляв ATLAS.
Ці вимірювання будуть продовжувати поліпшуватися в міру включення більшої кількості даних з другого прогону і вище, забезпечуючи ще більш точну картину властивостей бозона Хіггса.