Het Higgs-deeltje, ontdekt bij de Large Hadron Collider (LHC) in 2012, speelt een bijzondere rol in het standaardmodel van de deeltjesfysica. Het meest opvallend is de affiniteit van het Higgs-deeltje met massa, die kan worden vergeleken met de elektrische lading van een elektrisch veld:hoe groter de massa van een fundamenteel deeltje, hoe groter de kracht van de interactie, of "koppeling, " met het Higgs-deeltje. Afwijkingen van deze voorspellingen kunnen een kenmerk zijn van nieuwe fysica in dit nog weinig onderzochte deel van het standaardmodel.

Higgs-bosonkoppelingen manifesteren zich in de productiesnelheid van het Higgs-boson bij de LHC, en zijn vervalvertakkingsverhoudingen in verschillende eindtoestanden. Deze snelheden zijn nauwkeurig gemeten door het ATLAS-experiment bij CERN, tot 80 fb . gebruiken ^–1 van gegevens verzameld bij een proton-proton-botsingsenergie van 13 TeV van 2015 tot 2017. Metingen werden uitgevoerd in alle belangrijke vervalkanalen van het Higgs-deeltje:tot paren van fotonen, W en Z bosonen, onderste quarks, taus, en muonen. De totale productiesnelheid van het Higgs-deeltje werd gemeten om in overeenstemming te zijn met de voorspellingen van het standaardmodel, met een onzekerheid van 8%. De onzekerheid is verminderd van 11% in de vorige gecombineerde metingen die vorig jaar zijn uitgebracht.

De metingen zijn onderverdeeld in productiemodi (uitgaande van de vertakkingsverhoudingen van het standaardmodel), zoals weergegeven in figuur 1. Alle vier de belangrijkste productiemodi zijn nu waargenomen bij ATLAS met een significantie van meer dan 5 standaarddeviaties:de al lang bestaande gluon-gluon-fusiemodus, de recent waargenomen geassocieerde productie met top-quarkpaar, en de laatst overgebleven zwakke bosonfusiemodus, vandaag gepresenteerd door ATLAS. Samen met de waarneming van productie in combinatie met een zwak boson en van het H→bb-verval in een afzonderlijke meting , deze resultaten geven een compleet beeld van de productie en het verval van het Higgs-boson.

Natuurkundigen kunnen deze nieuwe resultaten gebruiken om de koppelingen van het Higgs-deeltje aan andere fundamentele deeltjes te bestuderen. Deze koppelingen komen uitstekend overeen met de voorspelling van het standaardmodel over een bereik van 3 ordes van grootte in massa, van het top-quark (het zwaarste deeltje in het Standaard Model en dus met de sterkste interactie met het Higgs-deeltje) tot de veel lichtere muonen (waarvoor tot nu toe alleen een bovengrens van de koppeling met het Higgs-deeltje is verkregen).

De metingen onderzoeken ook de koppeling van het Higgs-deeltje aan gluonen in het productieproces van gluon-gluonfusie, die door een lusdiagram gaat en dus bijzonder gevoelig is voor nieuwe fysica. In het standaardmodel, de lus wordt voornamelijk gemedieerd door top-quarks. Daarom, mogelijke nieuwe natuurkundige bijdragen kunnen worden getest door de gluonkoppeling te vergelijken met de directe meting van de top-quarkkoppeling in de productie van Higgs-bosonen in combinatie met top-quarks, zoals weergegeven in figuur 2.

De uitstekende overeenkomst met het standaardmodel, die overal wordt waargenomen, kan worden gebruikt om strikte limieten te stellen aan nieuwe natuurkundige modellen. Deze zijn gebaseerd op mogelijke aanpassingen aan Higgs-koppelingen en vormen een aanvulling op directe zoekopdrachten die bij de LHC zijn uitgevoerd.