in 2018, de ATLAS- en CMS-samenwerkingen bij CERN hebben de waarneming aangekondigd van de productie van het Higgs-deeltje in samenwerking met een top-quarkpaar, bekend als "ttH" -productie. Dit resultaat was de eerste waarneming van de koppeling van het Higgs-deeltje aan quarks. Het werd kort gevolgd door de waarneming van het verval van het Higgs-deeltje tot bottom-quarks.

Aangezien slechts ongeveer 1 procent van de Higgs-bosonen wordt geproduceerd in combinatie met een top-quarkpaar bij de Large Hadron Collider (LHC), het bereiken van deze observatie was vooral een uitdaging. Het werd bereikt door te zoeken in veel verschillende Higgs-bosonvervalkanalen, inclusief verval tot twee W- of Z-bosonen (WW* of ZZ*), een paar tau-leptonen, een paar b-quarks, en een paar fotonen ("difoton"). Hun combinatie bracht ttH-productie tot stand met een significantie van 6,3 standaarddeviaties. Alleen het difotonkanaal, met 80 fb ^-1 van gegevens die tussen 2015 en 2017 door ATLAS zijn geregistreerd, leverde een waargenomen significantie op van 4,1 standaarddeviaties (voor 3,7 standaarddeviaties die worden verwacht wanneer wordt aangenomen dat ttH-productie plaatsvindt zoals voorspeld door het standaardmodel).

De ATLAS-samenwerking presenteerde een bijgewerkte meting van de ttH-productie in het difotonkanaal. Het resultaat onderzoekt de volledige Run 2-dataset - 139 fb ^-1 verzameld tussen 2015 en 2018 – om de ttH-productie in één kanaal te observeren met een significantie van 4,9 standaarddeviaties (voor 4,2 verwacht).

De analysetechnieken die in het nieuwe resultaat werden gebruikt, volgden nauwgezet de technieken die werden gebruikt in de eerder gepubliceerde analyse - op enkele uitzonderingen na. Om het hoofd te bieden aan de intense omstandigheden voor het nemen van gegevens in 2018, Natuurkundigen van ATLAS hebben hun datakalibratie- en selectiemechanismen herzien. Vooral, het resultaat maakt gebruik van een herziene procedure voor het differentiëren van fotonen die ontstaan, bijvoorbeeld, van een verval van het Higgs-deeltje van die veroorzaakt door hadronstralen, evenals een aangepaste fotonenergiekalibratie. Aanvullend, ATLAS implementeerde een nieuwe kalibratie voor hadronjets, vooral voor die afkomstig van bottom-quarks, waarvan de aanwezigheid in de gebeurtenis wordt gebruikt om het verval van top-quarks te identificeren.

De ttH-doorsnede maal de vertakkingsfractie van Higgs naar difoton (de kans dat een Higgs-boson vervalt tot een fotonenpaar) werd gemeten als 1,58 ± 0,39 fb. De verhouding tot de voorspelling van het standaardmodel is 1,38 ± 0,41, in overeenstemming met eenheid.

ATLAS werkt nu aan het uitbreiden van de analyse van het difotonkanaal - dat gevoelig is voor zowel ttH als de andere Higgs-productiemodi - naar de volledige Run 2-dataset. Deze volledige difotonmeting zal een nog gevoeligere test van het Higgs-mechanisme mogelijk maken, en zal de ttH-meting verder verfijnen.