การใช้ข้อมูลจากการชนกันของโปรตอน-โปรตอนพลังงานสูงในการชนกันของอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) ครั้งที่ 2 ของ CERN นักฟิสิกส์จาก CMS Collaboration ได้ปล่อยแล้วการค้นหาล่าสุดสำหรับการผลิตคู่ฮิกส์โบซอน หรือที่รู้จักกันในชื่อได-ฮิกส์ และให้ข้อจำกัดเกี่ยวกับอัตราการผลิต
การแสดงกิจกรรมของผู้สมัครสำหรับการผลิตคู่ฮิกส์โบซอน เครดิตภาพ: CERN
ตามที่นักฟิสิกส์กล่าวไว้คู่ฮิกส์โบซอนสามารถเป็นได้ในสองวิธีหลัก
อย่างแรกเรียกว่าฟิวชั่นกลูออน-กลูออน โดยที่กลูออนซึ่งเป็นอนุภาคภายในโปรตอนที่ชนกันจะโต้ตอบกันเพื่อสร้างฮิกส์โบซอน กระบวนการนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างฮิกส์โบซอนในสถานะขั้นกลางและสถานะสุดท้ายสองสถานะได้
วิธีที่สองเกี่ยวข้องกับควาร์กซึ่งอยู่ภายในโปรตอนที่ชนกันด้วย ซึ่งแผ่รังสีโบซอนเวกเตอร์สองตัว จากนั้นโบซอนเวกเตอร์เหล่านี้จะมีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อสร้างฮิกส์โบซอน ทำให้สามารถศึกษาอันตรกิริยาระหว่างฮิกส์โบซอนสองตัวกับโบซอนเวกเตอร์สองตัวได้
นักฟิสิกส์ของ CMS ทำการวิเคราะห์ล่าสุดโดยการค้นหาหลายวิธีที่ทำให้ได-ฮิกส์สามารถสลายตัวได้
สถานะสุดท้ายเหล่านี้เป็นผลมาจากคู่ของฮิกส์โบซอนสลายตัวไปจนถึงควาร์กล่าง, โบซอนดับเบิ้ลยู, เทาเลปตอน และโฟตอน
ด้วยการรวมการค้นหาเหล่านี้และการวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดไปพร้อมๆ กันโดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ซับซ้อน รวมถึงแผนผังการตัดสินใจที่เพิ่มขึ้นและโครงข่ายประสาทเทียมระดับลึก การทำงานร่วมกันจึงสามารถดึงข้อมูลออกมาได้มากกว่าที่เคยเป็นมา
การศึกษานี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถกำหนดขีดจำกัดบนของอัตราการผลิตคู่ฮิกส์โบซอนด้วยระดับความเชื่อมั่น 95%
ขีดจำกัดที่วัดได้ในปัจจุบันอยู่ที่ 3.5 เท่าของการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานสำหรับการผลิตได-ฮิกส์ทั้งหมด และ 79 เท่าของการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานสำหรับการผลิตโดยการหลอมรวมเวกเตอร์โบซอน
เนื่องจาก LHC อยู่ในยุคการเก็บข้อมูล Run 3 การทดลอง CMS ได้เพิ่มปริมาณข้อมูลที่รวบรวมไว้เป็นสองเท่า และนักวิจัย CMS กำลังอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์
หนึ่งในโอกาสที่น่าสนใจที่สุดในการวัดปฏิกิริยาระหว่างกันของฮิกส์โบซอนคือ LHC ความสว่างสูง (HL-LHC) ที่กำลังจะมีขึ้นซึ่งมีกำหนดจะเริ่มดำเนินการในปี 2573
ในระยะใหม่นี้ เครื่องเร่งจะส่งความสว่างสูงสุดเท่าที่เคยมีมาให้กับ CMS ที่เครื่องชนกัน
เมื่อพิจารณาการคาดการณ์ความส่องสว่างและความไม่แน่นอนอย่างเป็นระบบ นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าพวกเขาอาจเริ่มเห็นหลักฐานแรกสำหรับการผลิตได-ฮิกส์ด้วยข้อมูล HL-LHC ประมาณครึ่งหนึ่ง
“เราหวังว่าจะได้สำรวจปรากฏการณ์ที่หายากและน่าตื่นเต้นนี้ต่อไป” พวกเขากล่าว
-
การทำงานร่วมกันของซีเอ็มเอส 2024. การรวมกันของการค้นหาการผลิตคู่ฮิกส์โบซอนที่ไม่สั่นพ้องในการชนของโปรตอน-โปรตอนที่ √s=13 TeV CMS-PAS-HIG-20-011
