Stand der Forschung
- Basierend auf den in Run-1 vom ATLAS-Experiment am LHC gesammelten Daten konnte der Zerfall H → WW* → lνlν Bosonen mit einer Signifikanz von 6.1σ (Standardabweichungen einer Gaußverteilung) nachgewiesen werden. Das Higgs-Boson Signal zeigt sich eindrucksvoll in der transversalen Massenverteilung der beiden Leptonen und der fehlenden transversalen Energie. Aufgrund der großen Zahl beobachteter Ereignisse konnte über diesen Kanal die Produktion sowohl über die Gluon-Fusion als auch über die Vektorbosonfusion nachgewiesen werden.
Left: The distribution of the transverse mass for H → WW* → lνlν candidate events with no or at most one additional jets for all lepton-flavour samples in the combined data sample of 7 and 8 TeV. The plot in (b) shows the residuals of the data with respect to the estimated background compared to the expected distribution for a Standard Model Higgs boson with mH = 125 GeV, the error bars on the data are statistical (√Nobs).
Right: Likelihood scan as a function of μggF and μVBF. The best-fit observed (expected Standard Model) value is represented by the cross symbol (open circle) and its one, two, and three standard deviation contours are shown by solid lines surrounding the filled areas (dotted lines). These results provide evidence for the production of Higgs bosons via both gluon fusion and vector boson fusion.
Details in: ATLAS Collaboration, Observation and measurement of Higgs boson decays to WW* with the ATLAS detector, Phys. Rev. D 92, 012006 (2015)
- Über die Zerfälle H → ττ konnten erstmals starke Hinweise (4.5σ) auf die im Standardmodell vorhergesagten Kopplungen des Higgs-Bosons an Fermionen gefunden werden. Die gemessene Signalstärke ist konsistent mit den vorhergesagten Werten für die Tau-Yukawa-Kopplung. Sie stellt die erste Messung von fermionischen Kopplungen des Higgs-Bosons dar. Der Nachweis basiert im Wesentlichen auf dem Nachweis der Produktion über die Vektorbosonfusion.
Distribution of the reconstructed invariant ττ mass, mττMMC, with events weighted by ln (1+ S/B). These weights are determined by the signal (S) and background (B) predictions. The bottom panel shows the difference between weighted data events and weighted background events (black points), compared to the weighted signal yields. The background predictions are obtained from the global fit with the mH = 125 GeV signal hypothesis (signal strength μ = 1.4). The mH = 125 GeV signal is plotted with a solid red line, and, for comparison, signals for mH = 110 GeV (blue) and mH = 150 GeV (green) are also shown. The signal normalisations are taken from fits to data with the corresponding signal mass hypotheses, and the best-fit μ value.
Details in: ATLAS Collaboration, Evidence for the Higgs-boson Yukawa coupling to tau leptons with the ATLAS detector, JHEP 04 (2015) 117.
- Um auch die Kopplung an Quarks nachzuweisen, arbeiten wir an der Suche nach dem Zerfall H → bb. Aufgrund der Signal-zu-Untergrund-Verhältnisse am LHC stellt dieser Nachweis eine große Herausforderung dar und ist nur über die Untersuchung der assoziierten Produktion des Higgs-Bosons mit W- oder Z-Bosonen möglich. Die bislang betrachteten Zerfälle sind: WH→ lν bb, ZH → ll bb und ZH → νν bb, wobei wir uns auf den WH-Kanal konzentrieren. Die Daten erlauben es momentan noch nicht, signifikante Signalbeiträge zu identifizieren. Allerdings wird im ATLAS-Experiment ein Überschuss über dem erwarteten Untergrund mit einer Signifikanz von 1.4σ beobachtet.
The distribution of mbb in data after subtraction of all backgrounds except for the diboson processes, as obtained with the dijet-mass analysis for the ATLAS data taken at 8 TeV. The contributions from all analysis channels are summed weighted by their respective values of the ratio of expected Higgs boson signal to fitted background. The contribution of the associated WH and ZH production of a Standard Model Higgs boson with mH=125 GeV is shown as expected for the Standard Model cross section (indicated as μ=1.0). The size of the combined statistical and systematic uncertainty on the fitted background is indicated by the hatched band.
Details in: ATLAS Collaboration, Search for the bb decay of the Standard Model Higgs boson in associated (W/Z) H production with the ATLAS detector, JHEP 01 (2015) 69
- Zur Etablierung der Natur des neu entdeckten Bosons ist die Vermessung seiner Kopplungsstärken an die verschiedenen Teilchen des Standardmodells essentiell. Diese werden für das Higgs-Boson von der Theorie eindeutig vorhergesagt. Hierzu hat die ATLAS-Kollaboration erste Bestimmungen für die in Produktions- oder Zerfallsprozessen auftretenden Fermionen (t- und b-Quarks, Tau-Leptonen) und W- und Z-Bosonen separat durchgeführt. Dabei tragen auch weitere, von uns nicht untersuchte Zerfallskanäle, wie z.B. H → ZZ* → 4l und H → γγ wesentlich bei. In der Analyse wurde allerdings die Kopplungsstruktur des Standardmodells vorausgesetzt und es wurde angenommen, dass keine zusätzlichen neue Teilchen in Zerfällen des Higgs-Bosons auftreten oder Beiträge zu Quantenkorrekturen liefern. Um Abweichungen von den im Standardmodell erwarteten Werten zu erfassen, wurden Skalierungsfaktoren κi für die einzelnen Kopplungen eingeführt und aus einer Anpassung an die Daten bestimmt. Sollten die Kopplungen des Standardmodells vorliegen, sollte für alle Teilchen κi = 1 gemessen werden. Die im ATLAS-Experiment erhaltenen Ergebnisse sind in Abhängigkeit der Massen der Teilchen aufgetragen. Es ergibt sich der für das Higgs-Boson in der gewählten Darstellung erwartete lineare Zusammenhang, der in beein-druckender Weise die erwartete Proportionalität zwischen Kopplungsstärke und Teilchenmasse zeigt. Insbesondere demonstrieren diese Ergebnisse, dass für Fermionen keine universellen Kopplungen, wie dies z.B. bei Eichwechselwirkungen der Fall ist, vorliegen. Zu beachten ist, dass für die Suche nach dem H → μμ-Zerfall eine obere Grenze eingetragen ist.
Die im ATLAS-Experiment gemessenen Kopplungsstärken des Higgs-Bosons an Fermionen (Yukawa-Kopp-lungen mF/v) und Bosonen (mV/v) in Abhängigkeit von deren Massen. In einer Anpassung an die Daten werden Skalierungsfaktoren für die Kopplungen (κF und κV) bestimmt. Im Standardmodell wird für diese gewählte Darstellung ein linearer Zusammenhang erwartet, der durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die Werten von κFV) =1 entspricht.
Details in: ATLAS Collaboration, Measurements of the Higgs boson production and decay rates and coupling strengths using pp collision data at √s=7 and 8 TeV in the ATLAS experiment, arXiV:1507.04548, submitted to JHEP.