ATLAS实验首次观测到Higgs粒子最主要的衰变过程,中国科学技术大学博士生导师韩良教授应邀来我校讲学

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Higgs粒子衰变到底夸克对的发现是研究Higgs粒子与夸克相互作用的开始,将为Higgs粒子性质研究提供一个全新的窗口。对这个衰变道的实验观测将填补我们在Higgs物理相关的未知领域,证实Higgs机制负责了夸克质量的产生,也可能为我们寻找超出现有理论的新物理学提供提示。除了标准模型Higgs粒子衰变到底夸克对的研究,陈申见课题组还将研究方向延伸到了超出标准模型新物理的寻找,如额外Higgs粒子的寻找,以及Higgs粒子衰变到暗物质的寻找等重要研究方向。自2011年LHC正式运行以来,陈申见课题组参与发表了多篇相关的研究论文,包括八篇
CONF Note和六篇期刊文章。

(物理与材料科学学院 张浩兴)

ATLAS简报:

在粒子物理学的标准模型理论中,Higgs粒子与所有有质量的基本粒子耦合,负责这些基本粒子的质量起源,因此又称“上帝粒子”。标准模型预计,近六成的Higgs粒子会衰变到底夸克对,是Higgs粒子的首要衰变过程,因此Hbb过程对于测量Higgs粒子的寿命进而了解其性质至关重要。然而2012年发现Higgs粒子后的数年时间内,该过程一直未被观测到,其原因在于,在大型强子对撞机上Hbb信号过程很难同其他本底过程相区分,本底噪声是信号的一千万倍。在如此巨大的本底噪声中找出信号是一项极具挑战性的任务。为了解决这一问题,科学家们在Higgs粒子与W或Z粒子同时产生的过程中寻找Higgs粒子衰变到底夸克,利用W或Z粒子衰变产生的轻子和中微子导致的丢失横动量以区分信号和其他本底过程。经过历时五年多的努力,ATLAS实验终于观测到了这一重要的物理过程。在7月份的
EPS-HEP会议上报道了该实验结果后,立刻引起广泛关注,被选为本次会议最重要的结果(Highlight)。

韩良以《粒子物理标准模型电弱机制(从光子、中微子到Higgs)》为题,以电磁相互作用、同位素核衰变、中微子发现、弱作用中性流、质量的起源Higgs等为例,简要介绍了相对论量子场论的物理思想、粒子物理标准模型电弱统一理论的建立,详细介绍了美国费米实验室D0实验、欧洲核子中心LHC上ATLAS和CMS实验等重要实验观测结果(比如弱混合角的测量、Higgs的发现等),清晰地展现了粒子物理理论和实验相互促进、共同发展的过程。最后韩良对未来的实验和理论的发展作以展望。

(物理学院 科学技术处)

10月31日下午,应物理与材料科学学院邀请,中国科学技术大学博士生导师韩良教授来我校讲学。报告会在物理北楼三楼报告厅举行。物理与材料科学学院相关专业师生200余人参加了报告会。

ATLAS合作组正式论文:

陈申见教授课题组的博士生张雷,在2011年博士毕业后就加入了ATLAS实验,从事Higgs粒子衰变到底夸克的寻找。课题组还与台北中央研究院联合培养博士研究生王超和王蔚。王超博士在2012年开始作为实验精度最高的“Higgs
协同Z粒子产生(Z粒子衰变到中微子)子课题组”的主力,参与了基于ATLAS一期实验数据的Hbb过程的研究,于2016年获得博士学位。在读博士生王蔚,从2014年起参与基于ATLAS二期实验数据的Hbb过程的研究,对分析方案的优化,以及关键的底夸克喷注标定和电子学触发选择等方面做出了重要贡献,并担任了内部支持文档的撰稿人。从2012年至今,历时五年多,实验结果的信号显著性从2012年不到0.5倍标准偏差改进到现在3.6倍标准偏差。下图展示的是底夸克对不变质量谱,从中可以观察到Higgs粒子衰变到底夸克对的共振峰信号,同时,也可以看到已知的
Z玻色子衰变到底夸克对的过程,这是Higgs粒子衰变到底夸克对研究的一个关键验证。

报告结束后,韩良与现场师生进行了互动,就大家提出的相关问题,给予了耐心细致的解答。

本课题的工作得到国家自然科学基金重大国际合作与交流项目、基本粒子与相互作用协同创新中心、中国科学院卓越创新中心的资助。

ATLAS简报:

韩良,中国科学技术大学教授、博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者、中科院“百人计划”引进人才、国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、教育部创新团队学术带头人、基金委创新研究群体学术带头人、国家自然科学基金重大国际合作专项项目负责人、美国费米实验室D0国际合作组Authorship
Committee七人委员会执委、欧洲核子中心ATLAS实验国际合作组成员。在PRL,PRB,PRD,JHEP,EPJC等国际学术期刊上发表学术论文100余篇。主要研究方向为高能粒子物理,致力于超出标准模型新物理唯象理论、TeV强子对撞机电弱测量与新物理探测、以及高分辨率气体探测器实验研究。

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