Het Higgs-deeltje werd in 2012 ontdekt door de ATLAS- en CMS-experimenten bij CERN, maar de koppeling met andere deeltjes blijft een puzzel.

Gelukkig, de LHC biedt veel vensters voor het meten van Higgs-bosonkoppelingen. Er zijn vier manieren om het Higgs-deeltje te produceren:door de fusie van twee gluondeeltjes (gluon-fusie, of ggF), door de fusie van zwakke vectorbosonen (VBF), of in combinatie met een W- of Z-boson (VH), of een of meer top-quarks (ttH+tH). Er zijn ook vijf hoofdkanalen waarin Higgs-bosonen kunnen vervallen:in paren van fotonen, W of Z bosonen, tau-leptonen of b-quarks. Elk van deze processen brengt unieke inzichten in de eigenschappen van het Higgs-boson.

Dankzij de ongekende hoeveelheden Higgs-bosonen die bij de LHC worden geproduceerd, alle bovengenoemde productie- en vervalmodi zijn nu waargenomen. In een nieuw resultaat gepresenteerd door de ATLAS-samenwerking, met behulp van gegevens verzameld tot en met 2017, de metingen voor elk van deze processen hebben de significantiedrempel van vijf standaarddeviaties bereikt, waarboven hun bestaan ​​als vaststaand wordt beschouwd.

De opbrengsten van het Higgs-deeltje voor de meeste combinaties van productie en verval zijn gemeten (zie figuur) en blijken overeen te komen met de voorspellingen van het Standaardmodel. De meting van de doorsneden voor elke productiemodus in proton-protonbotsingen bij 13 TeV, ervan uitgaande dat het verval plaatsvindt zoals voorspeld door het standaardmodel, zijn de meest nauwkeurige die tot nu toe zijn verkregen.

Natuurkundigen zijn ook begonnen de puzzel van het Higgs-deeltje op een nieuwe manier te verkennen. In de laatste analyses in plaats van Higgs-bosonen inclusief te tellen in de belangrijkste productie- en vervalmodi, Natuurkundigen van ATLAS hebben Higgs-bosontopologieën afzonderlijk gemeten voor kleinere regio's van faseruimte:verschillende bereiken van transversale impuls van het Higgs-boson, aantal bijbehorende jets, en aantallen en kinematische eigenschappen van geassocieerde zwakke bosonen en top-quarks. Met behulp van deze kleinere puzzelstukjes, genaamd "vereenvoudigde sjabloondoorsneden" (STXS), stelt natuurkundigen in staat om het meetproces beter te scheiden van de interpretatie in termen van theoretische eigenschappen. uiteindelijk, het geeft een fijnmaziger beeld van Higgs-bosonkoppelingen bij de LHC en strengere tests van het standaardmodel.

Van de STXS-regio's die in de analyse zijn overwogen, sommige zijn al met goede precisie gemeten bij de LHC, maar tot nu toe is er geen afwijking van het standaardmodel waargenomen. Met deze metingen kunnen natuurkundigen de gevoeligheid voor de koppelingseigenschappen van het Higgs-deeltje met de andere elementaire deeltjes verder verbeteren. Verder, ze hebben beperkingen gesteld aan nieuwe natuurkundige theorieën - zoals het "twee-Higgs-doubletmodel", die extra Higgs-bosonen introduceert, en het hMSSM supersymmetrische model – die strenger zijn dan de eerder door ATLAS gerapporteerde modellen.

Deze metingen zullen blijven verbeteren naarmate er meer gegevens van Run 2 en verder worden opgenomen, geeft een nog fijner beeld van de eigenschappen van het Higgs-deeltje.