ATLAS findet Hinweise auf einen seltenen Zerfall von Higgs-Bosonen

ATLAS-Physiker haben den gesamten Datensatz des Large Hadron Collider Run 2 durchsucht

Kollisionen mit einem Photon sowie mit zweiLeptonen, deren Gesamtmasse weniger als 30 GeV betrug. In dieser Region sollten Zerfälle mit virtuellen Photonen gegenüber anderen Prozessen dominieren, die denselben Endzustand erzeugen. ATLAS hat die Signalgeschwindigkeit des Higgs-Bosons in diesem Zerfallskanal gemessen, die 1,5 ± 0,5-mal höher ist als vom Standardmodell erwartet. Die Wahrscheinlichkeit, dass das beobachtete Signal durch Hintergrundschwankungen verursacht wurde, liegt unter 1 zu 1000.

In Anbetracht dessen aus dem kommenden Programm am LHC mitBei hoher Leuchtkraft wird eine große Datenmenge erwartet, die Untersuchung seltener Higgs-Boson-Zerfälle wird zur neuen Norm. Dies wird es den Physikern ermöglichen, von der Vorlage von Beweisen für ihre Existenz zur Bestätigung ihrer Beobachtungen und zur Durchführung detaillierter Studien der Eigenschaften des Higgs-Bosons überzugehen, was zu noch strengeren Tests des Standardmodells führen wird.

Beobachtung des Zerfalls des Higgs-Bosons in ein Photon undMit einem Lepton-Paar können Physiker die Ladungsparitätssymmetrie oder C-Parität (CP) untersuchen. Die kombinierte Parität, CP-Symmetrie, ist das Produkt zweier Symmetrien: C-Ladungskonjugation, die ein Teilchen in sein Antiteilchen verwandelt, und P-Parität, die ein Spiegelbild des physikalischen Systems erzeugt. Die starke Wechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung sind unter der kombinierten CP-Transformationsoperation unveränderlich, aber diese Symmetrie wird während einiger Arten von schwachem Zerfall leicht gebrochen. Historisch gesehen wurde von Lev Landau die CP-Symmetrie vorgeschlagen, um die Ordnung nach der Entdeckung einer Paritätsverletzung in den 1950er Jahren wiederherzustellen. 1964 zeigten James Cronin und Val Fitch jedoch, dass die CP-Symmetrie auch gebrochen werden kann.

Wenn Physiker Kaonteilchen untersuchenZu ihrer Überraschung stellten sie fest, dass in der Welt der Teilchenphysik die Dinge anders sind. Seitdem haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die CP-Symmetriebrechung ein Kennzeichen der elektroschwachen Kraft ist, und haben sie in das Standardmodell aufgenommen.

Aber mit dem Zerfall des Higgs-Bosons in drei Teilchen, zweiPhysiker können überprüfen, ob die Zerfälle in eine bevorzugte Richtung verlaufen, was es den Forschern ermöglicht, die Ursachen für CP-Verstöße besser zu verstehen und möglicherweise sogar Hinweise für neue Physiker außerhalb des Standardmodells zu erhalten.

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