Fraction de branchement dans le temps des sections efficaces pour les principaux modes de production de Higgs au LHC (ggF, VBF, VH et ttH+tH) dans chaque mode de décroissance pertinent (γγ, WW, ZZ, , bb). Toutes les valeurs sont normalisées par rapport aux prévisions du modèle standard. En outre, les résultats combinés pour chaque section de production sont également affichés, en supposant les valeurs du modèle standard pour les rapports de branchement dans chaque mode de décroissance. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Le boson de Higgs a été découvert en 2012 par les expériences ATLAS et CMS au CERN, mais son couplage à d'autres particules reste une énigme.
Heureusement, le LHC offre de nombreuses fenêtres pour mesurer les couplages du boson de Higgs. Il existe quatre manières principales de produire le boson de Higgs :par la fusion de deux particules de gluons (fusion de gluons, ou ggF), par la fusion de bosons vecteurs faibles (VBF), ou en association avec un boson W ou Z (VH), ou un ou plusieurs quarks top (ttH+tH). Il existe également cinq canaux principaux dans lesquels les bosons de Higgs peuvent se désintégrer :en paires de photons, bosons W ou Z, les leptons tau ou les quarks b. Chacun de ces processus apporte des informations uniques sur les propriétés du boson de Higgs.
Grâce aux quantités sans précédent de bosons de Higgs produits au LHC, tous les modes de production et de désintégration ci-dessus ont maintenant été observés. Dans un nouveau résultat présenté par la collaboration ATLAS, en utilisant les données recueillies jusqu'en 2017, les mesures pour chacun de ces processus ont atteint le seuil de significativité de cinq écarts types, au-delà duquel leur existence est considérée comme établie.
Les rendements du boson de Higgs pour la plupart des combinaisons de production et de désintégration ont été mesurés (voir figure) et se sont avérés conformes aux prévisions du modèle standard. La mesure des sections efficaces pour chaque mode de production dans les collisions proton-proton à 13 TeV, en supposant que les désintégrations se produisent comme prévu par le modèle standard, sont les plus précises obtenues à ce jour.
Les physiciens ont également commencé à explorer le puzzle du boson de Higgs d'une nouvelle manière. Dans les dernières analyses, au lieu de compter les bosons de Higgs inclus dans les principaux modes de production et de désintégration, Les physiciens d'ATLAS ont mesuré séparément les topologies du boson de Higgs pour des régions plus petites de l'espace des phases :différentes plages de moment transversal du boson de Higgs, nombre de jets associés, et les nombres et propriétés cinématiques des bosons faibles et des quarks top associés. En utilisant ces petites pièces de puzzle, appelées « sections à gabarit simplifié » (STXS), permet aux physiciens de mieux séparer le processus de mesure de l'interprétation en termes de propriétés théoriques. Finalement, il fournit une image plus précise des couplages du boson de Higgs au LHC et des tests plus rigoureux du modèle standard.
Parmi les régions STXS considérées dans l'analyse, certains ont déjà été mesurés avec une bonne précision au LHC, mais aucun écart par rapport au modèle standard n'a été observé jusqu'à présent. Ces mesures permettent aux physiciens d'améliorer encore la sensibilité sur les propriétés de couplage du boson de Higgs aux autres particules élémentaires. Plus loin, ils ont imposé des contraintes aux nouvelles théories physiques - telles que le "modèle à doublet de Higgs", qui introduit des bosons de Higgs supplémentaires, et le modèle supersymétrique hMSSM – qui sont plus stricts que ceux rapportés précédemment par ATLAS.
Ces mesures continueront de s'améliorer à mesure que davantage de données de Run 2 et au-delà sont incluses, fournissant une image encore plus fine des propriétés du boson de Higgs.
