极端罕见的Higgs舞蹈衰变过程发现了大型强子撞机

紧凑型μon螺线管（CMS）是大型强子对撞机（LHC）的通用探测器。它具有广泛的物理计划，从研究标准模型（包括HIGGS BOSON）来寻找可以构成暗物质的额外尺寸和粒子。CMS检测器围绕一个巨大的电磁线圈构建。它采取超导电缆的圆柱形线圈的形式，产生4特斯拉的磁场，约为地球磁场的100,000倍。磁场由钢制“轭”限制，该“轭”构成了探测器14,000吨重量的大部分。

Higgs Boson于2012年在2012年终于在瑞士日内瓦尼尔德·拉龙撞机（LHC）的其他颗粒中终于发现了一夜之间。该发现是巨大的，因为只有在以前理论化的Higgs玻色子，具有赋予其他基本颗粒具有质量的特殊性。它也非常罕见，难以识别碰撞颗粒的碎屑。

CALTECH物理学家在HIGGS博斯顿发现中发挥了重要作用，这是赢得了理论物理学家彼得·希格斯的物理学，现在他们继续为罕见的HIGGS玻色子流程进行重要调查。

今年夏天，首次使用被称为LHC的Compact Muon螺线管（CMS）所谓的实验所收集的数据的粒子物理学家的证据表明，希格斯玻色子衰减成一对称为μONs的基本颗粒。MUON是电子版本的较重版本，并且两种μONs和电子都属于一类称为费粒的颗粒，如被称为标准模型的广泛接受的颗粒模型中所述。标准模型将所有粒子分类为整个颗粒或玻色子。通常，费粒是所有物质的构建块，并且玻色子是力载体。

几宝也是所谓的第二代颗粒。第一代形颗粒如电子是颗粒的最轻;第二代和第三代颗粒可以衰减以成为第一代粒子。新发现代表了首先的证据表明希格斯玻色子与第二代码头互动。

此外，该结果提供了进一步的证据表明，希格斯对FERMION对的衰减率与阴离子的质量的平方成比例。这是HIGGS理论的关键预测。随着更多数据，预计LHC实验将确认HIGGS给出了群众的基本粒子。

Compact Muon螺线管实验在大型强子撞机。

“这项测量的重要性是我们正在探究涉及HIGGS玻色子的罕见过程，我们在精密的HIGGS物理调查制度中，在标准模型预测的任何偏离都可以指向新物理学，”尚无州玛丽亚·斯皮杜勒 - 位于卡特克的物理学教授。

科学家们在LHC的另一乐器中分析数据，称为阿特拉斯（环形LHC装置），也发现了HIGGS玻色子腐烂进入μONs的证据。两次实验的结果在2020年8月的第40届高能量物理学会议上提出。

“我们需要更多的数据和巧妙的分析方法来确认我们的结果，但这是我们第一次看到证据表明，Higgs Boson衰减成两个μONs，”Caltech CMS团队成员和毕业生斯皮杜勒鲁实验室的学生。“该结果实验验证，粒子物理标准模型的预测是斑点的。即使是我们模型的小偏差也会告诉我们其他事情正在进行中，但到目前为止标准型号仍然坚定，“Dutta说。

该发现将最终帮助科学家更好地了解Higgs Boson如何赋予费米群体。Higgs Boson可以被认为是HIGGS领域的摇晃或激励。HIGGS领域类似于厚糖浆，随着粒子的移动，它们获得质量;粒子越慢地通过该场，它们越重（参见下面的视频，用于概念的隐喻插图）。

“我们希望了解我们宇宙中的群众的起源，”Caltech CMS团队成员南路说，Spirochulu实验室的博士后学者。“Higgs Boson是一个理解这种机制的实验工具，并且可以成为发现新物理学的手柄。除了在高能量颗粒碰撞中的表现之外，我们无法系统地观察HIGGS玻色子或其他基本粒子，但它们是我们宇宙的基本构建块，“Lu说。

CALTECH团队通过搜索由特定机制产生的HIGGS玻色子的新发现，其中包括两个称为夸克的颗粒的同时（夸克是另一种类型的费用）。这个过程具有特殊兴趣，因为这两个夸克提供了不同的签名，以帮助识别HIGGS玻色子。卢开发了探测CMS搜索对不同质量的群众的敏感性的方法，从而提高了对结果的置信度。DUTTA致力于展示高级人工智能（AI）方法工具的力量，称为深神经网络，用于分析LHC数据。

Dutta和Lu都有助于获得最终的敏感性结果。前卡尔特博士后学者Joosep Pata，他目前正在爱沙尼亚国家化学物理学研究所和生物物理学研究所，开发了加快项目中使用的复杂计算分析的新方法。

“探讨Higgs Boson的属性是不同意寻找我们所知道的新物理学”Spirochulu说。“我特别为南，艾琳，Joosep和整个CALTECH CMS集团的工作骄傲，其人才，普遍性，以及在盛大国际合作的景观中闪耀。”

CASTECH CMS团队还包括Harvey Newman，Marvin L. Goldberger物理学教授; Si谢，物理学教授的研究助理教授;研究科学家Adi Bornheim和CristiánPeña（MS '15，PHD'17）; CMS电磁热量表团队的CASTECH Manager and Ren-yuan zhu。