Figure 1 :Distribution de la masse invariante des quatre leptons sélectionnés dans la mesure ATLAS de H→ZZ*→4l en utilisant le jeu de données complet 2015+2016. Le boson de Higgs correspond à l'excès d'événements par rapport au fond ZZ* non résonant observé à 125 GeV. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
La découverte d'un boson de Higgs en 2012 par les expériences ATLAS et CMS a marqué une étape importante dans l'histoire de la physique des particules. Il a confirmé une prédiction de longue date du modèle standard, la théorie qui comprend notre compréhension actuelle des particules élémentaires et de leurs interactions.
Avec l'énorme quantité de collisions proton-proton produites par le LHC en 2015 et 2016 à l'énergie de collision accrue de 13 TeV, l'expérience ATLAS est entrée dans une nouvelle ère de mesures des propriétés du boson de Higgs. Les nouvelles données ont permis à ATLAS d'effectuer des mesures de sections efficaces inclusives et différentielles en utilisant la désintégration « dorée » H→ZZ*→4ℓ.
Le canal à quatre leptons, bien que rare (fraction de ramification de 0,012 % en états finaux avec des électrons ou des muons), a la signature la plus claire et la plus propre de tous les modes de désintégration possibles du boson de Higgs. Cela est dû à la faible contamination de fond du canal. La figure 1 montre un pic de résonance étroit à 125 GeV dans la masse invariante reconstruite au-dessus d'une distribution de fond localement relativement plate dominée par la production (non résonante) qq→ZZ*.
Le moment transversal du boson de Higgs peut être utilisé pour sonder différents mécanismes de production de Higgs et les écarts possibles par rapport aux interactions du modèle standard. La figure 2 montre la section efficace différentielle mesurée de l'impulsion transversale à quatre leptons (p
Figure 2 :Section efficace différentielle pour la quantité de mouvement transverse (pT4l) du boson de Higgs. La section efficace mesurée est comparée à différentes prédictions ggF SM. Les barres d'erreur sur les points de données indiquent les incertitudes totales, tandis que les incertitudes systématiques sont indiquées par les cases. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
En étudiant le nombre de jets produits lors de ces événements, ainsi que la quantité de mouvement transverse du jet de tête, ATLAS peut sonder et aider à améliorer la modélisation théorique de la production du boson de Higgs via la fusion de gluons. Les sections efficaces différentielles mesurées et prévues en fonction de la multiplicité des jets sont illustrées à la figure 3.
Plusieurs sections efficaces différentielles ont été mesurées pour des observables sensibles à la production et à la désintégration du boson de Higgs, y compris les distributions cinématiques des jets produits en association avec le boson de Higgs. Un bon accord est trouvé entre les données et les prédictions du modèle standard. Les mesures sont utilisées pour contraindre les interactions anormales du boson de Higgs (voir la figure 4).
Figure 3 :Distribution de la masse invariante des quatre leptons sélectionnés dans la mesure ATLAS de H→ZZ*→4l en utilisant le jeu de données complet 2015+2016. Le boson de Higgs correspond à l'excès d'événements par rapport au fond ZZ* non résonant observé à 125 GeV. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Figure 4 :Limites des désintégrations modifiées du boson de Higgs dans le cadre des pseudo-observables. Les limites sont extraites dans le plan de εL et εR, qui modifient les termes de contact entre le boson de Higgs et les leptons gauchers et droitiers, en supposant l'universalité de la saveur lepton. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
