Figura 1:Distribuzione della massa invariante dei quattro leptoni selezionati nella misurazione ATLAS di H→ZZ*→4l utilizzando l'intero set di dati 2015+2016. Il bosone di Higgs corrisponde all'eccesso di eventi rispetto al fondo ZZ* non risonante osservato a 125 GeV. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
La scoperta di un bosone di Higgs nel 2012 da parte degli esperimenti ATLAS e CMS ha segnato una pietra miliare nella storia della fisica delle particelle. Ha confermato una previsione di vecchia data del Modello Standard, la teoria che comprende la nostra attuale comprensione delle particelle elementari e delle loro interazioni.
Con l'enorme quantità di collisioni protone-protone fornite dall'LHC nel 2015 e nel 2016 all'aumento dell'energia di collisione di 13 TeV, l'esperimento ATLAS è entrato in una nuova era di misurazioni delle proprietà del bosone di Higgs. I nuovi dati hanno permesso ad ATLAS di eseguire misurazioni di sezioni d'urto inclusive e differenziali utilizzando il decadimento "oro" H→ZZ*→4ℓ.
Il canale a quattro leptoni, anche se raro (frazione ramificata dello 0,012% negli stati finali con elettroni o muoni), ha la firma più chiara e pulita di tutte le possibili modalità di decadimento del bosone di Higgs. Ciò è dovuto alla piccola contaminazione di fondo del canale. La Figura 1 mostra un picco di risonanza stretto a 125 GeV nella massa invariante ricostruita sopra una distribuzione di fondo localmente relativamente piatta dominata dalla produzione (non risonante) qq→ZZ*.
Il momento trasversale del bosone di Higgs può essere utilizzato per sondare diversi meccanismi di produzione di Higgs e possibili deviazioni dalle interazioni del modello standard. La Figura 2 mostra la sezione trasversale differenziale misurata del momento trasversale di quattro leptoni (p T 4l) rispetto a varie previsioni del Modello Standard.
Figura 2:Sezione trasversale differenziale per il momento trasversale (pT4l) del bosone di Higgs. La sezione d'urto misurata viene confrontata con diverse previsioni ggF SM. Le barre di errore sui punti dei dati mostrano le incertezze totali, mentre le incertezze sistematiche sono indicate dalle caselle. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Studiando il numero di getti prodotti in questi eventi, così come il momento trasversale del getto principale, ATLAS può sondare e aiutare a migliorare la modellizzazione teorica della produzione del bosone di Higgs tramite la fusione dei gluoni. Le sezioni trasversali differenziali misurate e previste in funzione della molteplicità del getto sono mostrate nella Figura 3.
Diverse sezioni d'urto differenziali sono state misurate per osservabili sensibili alla produzione e al decadimento del bosone di Higgs, comprese le distribuzioni cinematiche dei getti prodotti in associazione con il bosone di Higgs. Si trova un buon accordo tra i dati e le previsioni del modello standard. Le misurazioni vengono utilizzate per vincolare le interazioni anomale del bosone di Higgs (vedi Figura 4).
Figura 3:Distribuzione della massa invariante dei quattro leptoni selezionati nella misurazione ATLAS di H→ZZ*→4l utilizzando l'intero set di dati 2015+2016. Il bosone di Higgs corrisponde all'eccesso di eventi rispetto al fondo ZZ* non risonante osservato a 125 GeV. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Figura 4:Limiti sui decadimenti del bosone di Higgs modificati nell'ambito di pseudo-osservabili. I limiti sono estratti nel piano di εL e εR, che modificano i termini di contatto tra il bosone di Higgs e i leptoni destrorsi e mancini, assumendo l'universalità del sapore di leptone. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
