近日，中國科學(xué)院高能物理研究所理論物理室?guī)r斌副研究員及合作者在希格斯性質(zhì)研究方面取得重要進(jìn)展，首次提出實(shí)驗(yàn)方案在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) (Large Hadron Collider) 上矢量玻色子聚合（Vector Boson Fusion）產(chǎn)生希格斯粒子過程中區(qū)分 W 玻色子和 Z 玻色子聚合過程。該實(shí)驗(yàn)方案為進(jìn)一步檢驗(yàn)電弱對(duì)稱性自發(fā)破缺機(jī)制奠定了重要的理論基礎(chǔ)，其研究成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊 《物理評(píng)論快報(bào)》 (Phys. Rev. Lett. 131,041802 (2023))。
希格斯玻色子在標(biāo)準(zhǔn)模型中占有極其重要的地位，對(duì)于質(zhì)量起源、探索電弱對(duì)稱性自發(fā)破缺機(jī)制具有重要意義。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是研究希格斯玻色子性質(zhì)的重要場所，其中矢量玻色子聚合產(chǎn)生是希格斯的主要產(chǎn)生方式之一。為了檢驗(yàn)電弱對(duì)稱性破缺機(jī)制，精確測量希格斯玻色子與規(guī)范玻色子W和 Z的相互作用是目前最重要的手段之一。傳統(tǒng)測量方法對(duì)希格斯寬度大小具有較強(qiáng)的依賴性，同時(shí)實(shí)驗(yàn)上無法區(qū)分W 玻色子和 Z 玻色子聚合產(chǎn)生方式，從而無法單獨(dú)測量出 HWW 和 HZZ 相互作用。
理論室?guī)r斌課題組首次指出矢量玻色子聚合產(chǎn)生過程中伴隨的兩個(gè)噴注，其電荷關(guān)聯(lián)對(duì)于 W 玻色子和 Z 玻色子聚合產(chǎn)生方式具有較大差異。從部分子水平來看，W 玻色子聚合過程，兩個(gè)噴注的電荷相反，但是 Z 玻色子聚合過程噴注電荷可能相同也可能相反。因此該課題組提出定義噴注電荷不對(duì)稱性觀測量去區(qū)分 W 和 Z 玻色子聚合產(chǎn)生方式，并將該觀測量應(yīng)用于探測希格斯和規(guī)范玻色子的相互作用，指出該結(jié)果不依賴于希格斯的寬度假設(shè)以及希格斯衰變中可能存在的新物理效應(yīng)，可以在高亮度LHC 上有效檢驗(yàn)希格斯機(jī)制。
該論文作者（按姓氏排序）為山東大學(xué)李海濤教授、高能所巖斌副研究員（通訊作者）、密歇根州立大學(xué) C.-P. Yuan 教授。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、高能所科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)以及美國自然科學(xué)基金委的支持。
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https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.041802
圖：電荷不對(duì)稱性隨噴注平均橫動(dòng)量分布（左圖）以及通過電荷不對(duì)稱性限制希格斯和規(guī)范玻色子相互作用大小（右圖）
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