ATLAS는 Higgs 입자의 질량에 대해 기록적인 정확도를 설정합니다.

LHC(Large Hadron Collider)에서 발견된 이후 11년 동안 힉스 입자는 우주의 기본 구조를 밝히는 중심 수단이 되었습니다. 이 특수 입자의 특성을 정확하게 측정하는 것은 물리학자들이 표준 모델을 테스트하기 위해 가지고 있는 가장 강력한 도구 중 하나이며 현재 입자의 세계와 상호 작용을 가장 잘 설명하는 이론입니다. 이번 주 Lepton Photon Conference에서 ATLAS 협업은 이전보다 더 정확하게 Higgs 입자의 질량을 측정한 방법을 보고했습니다.

힉스 보손의 질량은 표준 모델로 예측할 수 없으므로 경험적으로 결정해야 합니다. 그 값은 힉스 보존과 다른 기본 입자 및 그 자체와의 상호 작용의 강도를 지배합니다. 이 기본 매개변수에 대한 정확한 지식은 정확한 이론적 계산의 핵심이며, 이를 통해 물리학자들은 표준 모델의 예측을 통해 힉스 보손의 속성 측정값을 반박할 수 있습니다. 이러한 예측의 편차는 새롭거나 설명되지 않은 현상이 있음을 나타냅니다. 힉스 보존의 질량은 또한 우주 진공의 진화와 안정성을 이끄는 중요한 요소입니다.

ATLAS와 CMS의 협력은 입자 발견 이후 Higgs 보손의 질량을 그 어느 때보다 더 정확하게 측정하고 있습니다. 새로운 ATLAS 측정은 두 개의 고에너지 광자(“이광자 채널”)로의 입자 붕괴 분석에 기반한 새로운 Higgs boson 질량 측정과 4개의 렙톤으로 붕괴하는 연구(“4개의 렙톤 채널”)에 기반한 초기 질량 측정의 두 가지 결과를 결합합니다.

LHC 1단계와 2단계의 전체 ATLAS 데이터 세트 분석을 결합한 이광자 채널의 새로운 측정 결과, 0.14GeV의 불확실성으로 1252억 2,000만 전자 볼트(GeV)의 질량이 나왔습니다. 0.11%의 정확도로 이 이중광자 채널 결과는 단일 붕괴 채널에서 나온 힉스 입자의 질량을 지금까지 측정한 것 중 가장 정확한 측정값입니다.

이 채널의 이전 ATLAS 측정과 비교할 때, 새로운 결과는 전체 ATLAS Run 2 데이터 세트의 이점을 통해 통계적 불확실성을 2배로 줄였으며, 광자 에너지 측정의 보정을 크게 개선하여 시스템 불확실성을 약 4에서 0.09GeV로 줄였습니다.

ATLAS의 Electron and Photon Calibration Subgroup 조직자인 Stefano Manzoni는 “이 분석에 사용된 엄격한 고급 보정 기술은 정확도를 전례 없는 수준으로 끌어올리는 데 필수적이었습니다.”라고 말합니다. 개발하는 데 몇 년이 걸렸고 ATLAS 감지기에 대한 깊은 이해가 필요했습니다. 향후 분석에도 큰 도움이 될 것입니다.”

ATLAS 연구원들은 이광자 채널에서 이 새로운 질량 측정치를 4-렙톤 채널에서 이전 질량 측정치와 결합했을 때 0.11 GeV의 불확실성으로 125.11 GeV의 힉스 입자 질량을 얻었습니다. 0.09%의 정확도로 이 핵심 매개변수에 대한 가장 정확한 측정입니다.

ATLAS 대변인 Andreas Hooker는 “이렇게 매우 정확한 측정은 데이터에 대한 이해를 개선하기 위한 ATLAS 협력의 끊임없는 투자의 결과입니다.”라고 말합니다. “정밀한 보정과 결합된 강력한 재구성 알고리즘은 정확한 측정을 위한 정의 요소입니다. Higgs boson 질량의 새로운 측정은 이 중요한 새로운 입자 물리학 분야의 점점 더 상세한 매핑에 추가됩니다.”

이 보도 자료는 원래 CERN Press 웹 사이트(영어).

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