Visualizzazione di un evento dall'analisi tt̄H(γγ). L'evento contiene due fotoni candidati (torri verdi), mentre i b-jet sono mostrati come coni gialli (blu). Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Nel 2018, le Collaborazioni ATLAS e CMS al CERN hanno annunciato l'osservazione della produzione del bosone di Higgs in associazione con una coppia di quark top, nota come produzione "ttH". Questo risultato fu la prima osservazione dell'accoppiamento del bosone di Higgs con i quark. È stata seguita poco dopo dall'osservazione dei decadimenti del bosone di Higgs in quark bottom.
Poiché solo l'1% circa dei bosoni di Higgs viene prodotto in associazione con una coppia di quark top al Large Hadron Collider (LHC), raggiungere questa osservazione è stato particolarmente impegnativo. È stato ottenuto cercando attraverso molti diversi canali di decadimento del bosone di Higgs, inclusi i decadimenti a due bosoni W o Z (WW* o ZZ*), un paio di leptoni tau, una coppia di quark b, e una coppia di fotoni ("difotone"). La loro combinazione ha stabilito la produzione di ttH con un significato di 6,3 deviazioni standard. Il canale difotonico da solo, usando 80 fb -1 di dati registrati da ATLAS tra il 2015 e il 2017, ha fornito una significatività osservata di 4.1 deviazioni standard (per 3.7 deviazioni standard attese quando si presume che la produzione di ttH avvenga come previsto dal Modello Standard).
La collaborazione ATLAS ha presentato una misurazione aggiornata della produzione di ttH nel canale difotonico. Il risultato esamina l'intero set di dati Run 2 – 139 fb -1 raccolti tra il 2015 e il 2018 – per osservare la produzione di ttH in un unico canale con una significatività di 4,9 deviazioni standard (per 4,2 attesi).
Il segnale ttH nello spettro di massa invariante difotone. Gli eventi delle diverse categorie di analisi vengono pesati in base alla sensibilità della categoria al segnale ttH. Il segnale ttH si manifesta come una protuberanza risonante localizzata nella curva rossa, che rappresenta l'adattamento ai dati del segnale e delle forme di sfondo. Le altre modalità di produzione di Higgs forniscono un piccolo contributo al picco di risonanza, come mostrato dalla linea tratteggiata verde. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Le tecniche di analisi utilizzate nel nuovo risultato hanno seguito da vicino quelle impiegate nell'analisi precedentemente pubblicata, con poche eccezioni. Per far fronte alle intense condizioni di raccolta dati del 2018, I fisici di ATLAS hanno rivisto i loro meccanismi di calibrazione e selezione dei dati. In particolare, il risultato utilizza una procedura rivista per differenziare i fotoni derivanti, Per esempio, da un decadimento del bosone di Higgs da quelli indotti dai getti di adroni, così come una calibrazione dell'energia fotonica adattata. Inoltre, ATLAS ha implementato una nuova calibrazione per i getti di adroni, specialmente per quelli emessi da quark bottom, la cui presenza nell'evento viene utilizzata per identificare il decadimento dei quark top.
La sezione d'urto ttH per la frazione di ramificazione da Higgs a difotone (la probabilità che un bosone di Higgs decada in una coppia di fotoni) è stata misurata in 1,58 ± 0,39 fb. Il suo rapporto con la previsione del modello standard è 1,38 ± 0,41, d'accordo con l'unità.
ATLAS sta ora lavorando per estendere l'analisi del canale difotonico, che è sensibile sia al ttH che alle altre modalità di produzione di Higgs, all'intero set di dati di Run 2. Questa misurazione completa del difotone consentirà un test ancora più sensibile del meccanismo di Higgs, e raffinerà ulteriormente la misurazione ttH.
