ATLAS 合作组报告了希格斯玻色子衰变成渺子的证据，并提高了探测涉及 Z 玻色子和光子的希格斯玻色子衰变的能力。
在法国马赛举行的2025年欧洲物理学会高能物理大会（EPS-HEP）上，希格斯玻色子的研究成为核心焦点。在众多亮点中，ATLAS合作组公布了两项针对极为罕见的希格斯玻色子衰变过程进行的详细研究。
希格斯玻色子衰变成渺子
所研究的衰变模式之一是希格斯玻色子转变为一对渺子（H→μμ）。尽管该事件极为罕见——大约每 5000 次希格斯衰变中才发生一次——但它提供了研究希格斯与第二代费米子相互作用的最直接途径。此类研究有助于揭示不同代粒子质量的起源。迄今为止，科学家仅证实了希格斯玻色子与第三代粒子的相互作用，其中包括陶轻子以及顶夸克和底夸克。
探索的另一个衰变过程是希格斯玻色子转化为Z玻色子和光子（H→Zγ），随后Z玻色子衰变成电子对或渺子对。这一衰变途径尤为引人关注，因为它通过一个虚粒子的中间“环”发生。如果这一环中存在尚未发现的粒子，该过程可能为指向标准模型之外物理学的宝贵线索。
识别罕见事件的挑战
探测这些罕见的衰变模式是一项艰巨的任务。在H→μμ的情况下，科学家们在缪子对质量约为125 GeV（与希格斯玻色子的质量相匹配）处寻找事件数的微妙超额。这一微弱信号很难被探测到，因为它往往会被大量通过不相关过程产生的缪子对所掩盖（即“背景”）。H→Zγ衰变（Z玻色子随后转变为电子对或缪子对）的探测更具挑战性。部分原因在于，Z玻色子以这种方式衰变的概率仅有6%左右，还因为光子很容易被误认为粒子喷注。
为提高搜索精度，ATLAS 研究人员将大型强子对撞机（LHC）第三期运行前三年的数据与完整的第二期运行数据集相结合。他们还采用了一种先进方法以更好地模拟背景事件，根据希格斯玻色子产生机制对记录的数据进行排序，并改进了事件选择策略。
H→μμ的证据
在之前使用完整Run 2数据集搜索H→μμ的过程中，ATLAS合作组在2个标准差的水平上首次发现了这一过程的迹象，而CMS合作组则达到了3个标准差的意义（预期为2.5个标准差）。如今，结合Run 2和Run 3数据集，ATLAS合作组发现了H→μμ的证据，其预期意义为2.5个标准差，而观察到的意义为3.4个标准差。这意味着该结果是统计波动的可能性小于三千分之一！
至于H→Zγ过程，先前ATLAS和CMS的联合分析使用了第二阶段（Run 2）的数据来寻找这种衰变模式的证据。该分析报告的超出仅有背景假设的值为3.4个标准差，而预期为1.6个标准差。最新的ATLAS结果结合了第二阶段（Run 2）和第三阶段（Run 3）的数据，报告的超出值为2.5个标准差。本次分析的预期灵敏度为1.9个标准差，为目前测量H→Zγ衰变概率（“分支比”）提供了最严格的预期灵敏度。
这些成就的取得要归功于大型强子对撞机提供的大量优质数据集、超环面仪器实验卓越的效率与表现以及新型分析技术的运用。随着更多数据的涌现，探索之旅仍在继续！
会议：2025年欧洲物理学会高能物理会议
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