Měření hmotnosti Higgsova bosonu v rozpadových kanálech H→γγ a H→ZZ^∗→4ℓ v detektoru ATLAS na datech representujících 25 fb^-1 proton-protonových srážek

Práce představuje nové měření hmotnosti Higgsova bosonu. Hmotnost je odvozena z kombinovaného fitu rekonstruovaných spekter invariantní hmotnosti v rozpadových kanálech H→γγ a H→ZZ∗→4ℓ, (viz obr.). Analýza je založena na proton-protonových datech nabraných experimentem ATLAS na urychlovači LHC v CERN při těžišťové energii srážek 7 a 8 TeV a odpovídající integrované luminositě 25 fb^-1. Naměřená hodnota hmotnosti Higgsova bosonu činí MH = 125,36 ± 0,37(stat) ± 0,18(syst) GeV. Díky lepší energetické kalibraci elektronů, fotonů a mionů je výsledek přesnější než přechozí měření publikovaná experimentem ATLAS.

Detailní proměření vlastností Higgsova bosonu jsou součástí strategie, jak zjistit, jestli tato nově objevená částice odpovídá Standardnímu modelu částicové fyziky nebo jestli představuje okno do nové fyziky jdoucí za rámec tohoto modelu.

Fyzikální ústav patří mezi zakládající členy experimentu ATLAS. Naši pracovníci se podíleli na vývoji, výstavbě a provozu dráhových detektorů a kalorimetru. Obě detekční aparatury sehrály důležitou roli při objevu Higgsova bosonu a jsou nezbytné i pro detailní proměření vlastností této částice

Spektrum invariantní hmotnosti 4 leptonů zaznamenané experimentem ATLAS. Modrá plocha znázorňuje počet událostí pocházejících ze čtyřleptonového rozpadu Higgsova bosonu, ostatní barvy pak odpovídají očekávání Standardního modelu bez přítomnosti Higgsova bosonu. Z tvaru a polohy píku pak byla určena hmotnost Higgsova bosonu.

¹Fakultät für Mathematik und Physik, Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg, Germany
²Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Praha, Czech Republic