Evidence pro nulový spin Higgsova bosonu v ATLAS datech

Nová data získaná experimentem ATLAS umožnila detailnější prozkoumání vlastností částice objevené v roce 2012. Prezentovaná práce se zabývá určením spinu a parity této částice převážně z naměřených úhlových rozdělení koncových produktů v rozpadových kanálech H→γγ, H→ZZ*→4ℓ (obr. 1) a H→WW*→ℓνℓν. Data podporují závěr, že částice má spin nula a kladnou paritu, JP = 0⁺, tak, jak to pro Higgsův boson předpovídá standardní model částicové fyziky, obr. 2. Alternativní hypotézy J^P = 0⁻, 1⁺, 1⁻, 2⁺ byly pro některé specifické modely vyloučeny s věrohodností nad 97,8 %.

Díky potvrzení existence Higgsova bosonu v experimentech ATLAS a CMS na urychlovači LHC v CERNu mohla být v roce 2013 udělena Nobelova cena za fyziku P. Higgsovi a F. Englertovi za jejich teoretické práce vysvětlující původ hmotnosti některých elementárních částic. Tyto práce vedly k předpovědi existence nové skalární částice dnes nazývané Higgsův boson. Pracovníci Fyzikálního ústavu AV ČR jsou členy experimentu ATLAS od roku 1992 a podíleli se na vývoji a výstavbě dráhových detektorů a kalorimetru. Obě detekční aparatury sehrály důležitou roli při objevu Higgsova bosonu.

Obrázek 1: Kandidát na produkci Higgsova bosonu, který se vzápětí rozpadl na dva miony a dva anti-miony. Z úhlových rozdělení produktů rozpadu lze získat informace o spinu a paritě rozpadající se částice

Obrázek 2: Naměřené úhlové rozdělení vylétávajících fotonů z rozpadu H→γγ po odečtení pozadí. Data jsou v souladu s teoretickou předpovědí pro částici se spinem nula a kladnou paritou J^P = 0⁺.

¹Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Praha, Czech Republic