Visualisation d'un événement à partir de l'analyse tt̄H(γγ). L'événement contient deux candidats photons (tours vertes), tandis que les b-jets sont représentés par des cônes jaunes (bleus). Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
En 2018, les collaborations ATLAS et CMS au CERN ont annoncé l'observation de la production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top, connue sous le nom de production "ttH". Ce résultat a été la première observation du couplage du boson de Higgs aux quarks. Elle a été suivie peu après par l'observation des désintégrations du boson de Higgs en quarks bottom.
Étant donné qu'environ 1 % seulement des bosons de Higgs sont produits en association avec une paire de quarks top au Grand collisionneur de hadrons (LHC), réaliser cette observation a été particulièrement difficile. Cela a été accompli en recherchant dans de nombreux canaux de désintégration du boson de Higgs, y compris les désintégrations en deux bosons W ou Z (WW* ou ZZ*), une paire de leptons tau, une paire de quarks b, et une paire de photons ("diphoton"). Leur combinaison a établi la production de ttH avec une signification de 6,3 écarts-types. Le canal diphoton seul, en utilisant 80 fb -1 de données enregistrées par ATLAS entre 2015 et 2017, a fourni une signification observée de 4,1 écarts-types (pour 3,7 écarts-types attendus en supposant que la production de ttH se produise comme prévu par le modèle standard).
La collaboration ATLAS a présenté une mesure mise à jour de la production de ttH dans le canal diphoton. Le résultat examine l'ensemble de données complet de Run 2 - 139 fb -1 collectées entre 2015 et 2018 – pour observer la production de ttH dans un seul canal avec une significativité de 4,9 écarts-types (pour 4,2 attendus).
Le signal ttH dans le spectre de masse invariant du diphoton. Les événements des différentes catégories d'analyse sont pondérés en fonction de la sensibilité de la catégorie au signal ttH. Le signal ttH se manifeste par une bosse résonante localisée dans la courbe rouge, représentant l'ajustement aux données des formes de signal et de fond. Les autres modes de production de Higgs apportent une petite contribution au pic de résonance, comme indiqué par la ligne pointillée verte. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Les techniques d'analyse utilisées dans le nouveau résultat ont suivi de près celles utilisées dans l'analyse publiée précédemment - à quelques exceptions près. Pour faire face aux conditions intenses de prise de données 2018, Les physiciens d'ATLAS ont révisé leurs mécanismes d'étalonnage et de sélection des données. En particulier, le résultat utilise une procédure révisée pour différencier les photons apparaissant, par exemple, d'une désintégration du boson de Higgs à partir de celles induites par des jets de hadrons, ainsi qu'un calibrage d'énergie photonique adapté. En outre, ATLAS a mis en place un nouvel étalonnage pour les jets de hadrons, en particulier pour ceux issus de quarks bottom, dont la présence dans l'événement est utilisée pour identifier la désintégration des quarks top.
La section efficace ttH multipliée par la fraction de ramification Higgs-diphoton (la probabilité qu'un boson de Higgs se désintègre en une paire de photons) a été mesurée à 1,58 ± 0,39 fb. Son rapport à la prédiction du modèle standard est de 1,38 ± 0,41, en accord avec l'unité.
ATLAS travaille actuellement à l'extension de l'analyse du canal diphoton - qui est sensible à la fois au ttH et aux autres modes de production du Higgs - à l'ensemble de données Run 2. Cette mesure complète du diphoton permettra un test encore plus sensible du mécanisme de Higgs, et affinera encore la mesure ttH.
