Два года назад ученым Европейской организации ядерных исследований удалось произвести наблюдения распада бозона Хиггса на два прекрасных кварка (H->bb), что ознаменовало переход данного направления исследований из «эры открытий» в «эру измерений». Измерения свойств бозона Хиггса и сравнение полученных значений с величинами теоретических предсказаний позволят ученым глубже понять природу этой частицы, а обнаруженные отклонения послужат указателем на новые процессы и явления, находящиеся за пределами современной физики элементарных частиц.

Одним из таких отклонений является количественный уровень возникновения бозонов Хиггса при определенных условиях. Большой поперечный импульс бозона, т.е. импульс частицы, направленный перпендикулярно направлению движения лучей протонов в Большом Адронном Коллайдере (БАК), является весьма чувствительным элементом, реагирующим на проявление эффектов «новой» физики. И распад H->bb, в свою очередь, является идеальным «каналом» для поисков таких отклонений.

Отметим, что распад H->bb является наиболее распространенным видом (около 58 процентов) распада бозона Хиггса. Это, в свою очередь, способно обеспечить ученых большим количеством данных, на основе которых можно проводить углубленный статистический анализ. И ученые эксперимента ATLAS внедрили в процедуру этого анализа целый ряд инновационных методов и алгоритмов, которые использовались для этой цели впервые в истории науки.

В процедуре анализа использовался набор данных, собранный во время второго периода работы коллайдера (LHC Run 2). Из всего огромного массива данных выбирались только такие случаи распада H->bb, в которых бозон Хиггса появился в результате процесса, в котором были задействованы «векторные» бозоны W или Z. Новый анализ данных позволил увеличить на 75 процентов выход полезной информации, в результате чего случаи появления бозона Хиггса при участии Z-бозона были измерены с уровнем достоверности в 5.3 сигма, а при участии W-бозона — с 4.0 сигма.

Также ученые выяснили некоторые интересные особенности распада H->bb. В обычных условиях бозон Хиггса распадается на два кварка, и череда таких распадов формирует два отдельных джета (потока) из высокоэнергетических частиц (кварков), которые четко регистрируются датчиком ATLAS. Но, при повышении массы бозона Хиггса до 125 ГэВ, два кварка появляются очень близко друг к другу, сливаясь в один джет. Измерения параметров такого вида распада позволили ученым уточнить массу бозона Хиггса и определить некоторые отклонения по результатам второстепенных процессов.

Новая методика анализа данных уже позволила ученым CERN более тщательно исследовать фазовое пространство, в котором существует бозон Хиггса. А в будущем ученые планируют увеличить точность, эффективность и другие параметры их алгоритмов, что, согласно их надеждам, позволит заглянуть на «неизведанную еще территорию», на которой царят пока неизвестные законы новой физики.