Figura 1:Distribución de la masa invariante de los cuatro leptones seleccionados en la medición ATLAS de H → ZZ * → 4l utilizando el conjunto de datos completo de 2015 + 2016. El bosón de Higgs corresponde al exceso de eventos con respecto al fondo ZZ * no resonante observado a 125 GeV. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
El descubrimiento de un bosón de Higgs en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS marcó un hito en la historia de la física de partículas. Confirmó una predicción de larga data del modelo estándar, la teoría que comprende nuestra comprensión actual de las partículas elementales y sus interacciones.
Con la enorme cantidad de colisiones protón-protón generadas por el LHC en 2015 y 2016 a la mayor energía de colisión de 13 TeV, el experimento ATLAS ha entrado en una nueva era de mediciones de propiedades del bosón de Higgs. Los nuevos datos permitieron a ATLAS realizar mediciones de secciones transversales inclusivas y diferenciales usando el decaimiento "dorado" H → ZZ * → 4ℓ.
El canal de cuatro leptones, aunque raro (fracción de ramificación del 0,012% en estados finales con electrones o muones), tiene la firma más clara y limpia de todos los posibles modos de desintegración del bosón de Higgs. Esto se debe a la pequeña contaminación de fondo del canal. La Figura 1 muestra un pico resonante estrecho a 125 GeV en la masa invariante reconstruida en la parte superior de una distribución de fondo relativamente plana localmente dominada por la producción de qq → ZZ * (no resonante).
El momento transversal del bosón de Higgs se puede utilizar para probar diferentes mecanismos de producción de Higgs y posibles desviaciones de las interacciones del Modelo Estándar. La Figura 2 muestra la sección transversal diferencial medida del momento transversal de cuatro leptones (p T 4l) en comparación con varias predicciones del modelo estándar.
Figura 2:Sección transversal diferencial para el momento transversal (pT4l) del bosón de Higgs. La sección transversal medida se compara con diferentes predicciones de ggF SM. Las barras de error en los puntos de datos muestran las incertidumbres totales, mientras que las incertidumbres sistemáticas se indican mediante recuadros. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Al estudiar la cantidad de chorros producidos en estos eventos, así como el momento transversal del chorro principal, ATLAS puede sondear y ayudar a mejorar el modelado teórico de la producción del bosón de Higgs a través de la fusión de gluones. Las secciones transversales diferenciales medidas y predichas en función de la multiplicidad de chorros se muestran en la Figura 3.
Se han medido varias secciones transversales diferenciales para observables sensibles a la producción y desintegración del bosón de Higgs, incluyendo distribuciones cinemáticas de los chorros producidos en asociación con el bosón de Higgs. Se encuentra una buena concordancia entre los datos y las predicciones del modelo estándar. Las medidas se utilizan para restringir interacciones anómalas del bosón de Higgs (ver Figura 4).
Figura 3:Distribución de la masa invariante de los cuatro leptones seleccionados en la medición ATLAS de H → ZZ * → 4l utilizando el conjunto de datos completo de 2015 + 2016. El bosón de Higgs corresponde al exceso de eventos con respecto al fondo ZZ * no resonante observado a 125 GeV. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Figura 4:Límites de las desintegraciones del bosón de Higgs modificadas en el marco de los pseudoobservables. Los límites se extraen en el plano de εL y εR, que modifican los términos de contacto entre el bosón de Higgs y los leptones zurdos y diestros, asumiendo la universalidad del sabor leptónico. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
