Higgs Boson Unveils New Secrets: Rare Decay Detected at Large Hadron Collider

The ATLAS and CMS collaborations have joined forces to establish the first evidence of the rare decay of the Higgs boson into a Z boson and a photon.

The ATLAS and CMS collaborations at CERN’s Large Hadron Collider (LHC) have uncovered the first evidence of the Higgs boson decaying into a Z boson and a photon, a rare process that could provide indirect evidence of particles beyond those predicted by the Standard Model of particle physics.

The discovery of the Higgs boson at CERN’s Large Hadron Collider (LHC) in 2012 marked a significant milestone in particle physics. Since then, the ATLAS and CMS collaborations have been diligently investigating the properties of this unique particle and searching to establish the different ways in which it is produced and decays into other particles.

At the Large Hadron Collider Physics (LHCP) conference last week, ATLAS and CMS report how they teamed up to find the first evidence of the rare process in which the Higgs boson decays into a Z bosonthe electrically neutral carrier of the weak force, and a photon, the carrier of the electromagnetic force. This Higgs boson decay could provide indirect evidence of the existence of particles beyond those predicted by the Standard Model of particle physics.

The decay of the Higgs boson into a Z boson and a photon is similar to that of a decay into two photons. In these processes, the Higgs boson does not decay directly into these pairs of particles. Instead, the decays proceed via an intermediate “loop” of “virtual” particles that pop in and out of existence and cannot be directly detected. These virtual particles could include new, as yet undiscovered particles that interact with the Higgs boson.

LHC ATLAS CMS Rare Higgs Boson Decay

Candidate events from ATLAS (left) and CMS (right) for a Higgs boson decaying into a Z boson and a photon, with the Z boson decaying into a pair of muons. Credit: CERN

The Standard Model predicts that, if the Higgs boson has a mass of around 125 billion electronvolts, approximately 0.15% of Higgs bosons will decay into a Z boson and a photon. But some theories that extend the Standard Model predict a different decay rate. Measuring the decay rate, therefore, provides valuable insights into both physics beyond the Standard Model and the nature of the Higgs boson.

Previously, using data from proton–proton collisions at the LHC, ATLAS, and CMS independently conducted extensive searches for the decay of the Higgs boson into a Z boson and a photon. Both searches used similar strategies, identifying the Z boson through its decays into pairs of electrons or muons – heavier versions of electrons. These Z boson decays occur in about 6.6% of the cases.

In these searches, collision events associated with this Higgs boson decay (the signal) would be identified as a narrow peak, over a smooth background of events, in the distribution of the combined mass of the decay products. To enhance the sensitivity to the decay, ATLAS and CMS exploited the most frequent modes in which the Higgs boson is produced and categorised events based on the characteristics of these production processes. They also used advanced machine-learning techniques to further distinguish between signal and background events.

In a new study, ATLAS and CMS have now joined forces to maximize the outcome of their search. By combining the data sets collected by both experiments during the second run of the LHC, which took place between 2015 and 2018, the collaborations have significantly increased the statistical precision and reach of their searches.

This collaborative effort resulted in the first evidence of the Higgs boson decay into a Z boson and a photon. The result has a statistical significance of 3.4 standard deviations, which is below the conventional requirement of 5 standard deviations to claim an observation. The measured signal rate is 1.9 standard deviations above the Standard Model prediction.

“Each particle has a special relationship with the Higgs boson, making the search for rare Higgs decays a high priority,” says ATLAS physics coordinator Pamela Ferrari. “Through a meticulous combination of the individual results of ATLAS and CMS, we have made a step forward towards unravelling yet another riddle of the Higgs boson.”

“The existence of new particles could have very significant effects on rare Higgs decay modes,” says CMS physics coordinator Florencia Canelli. “This study is a powerful test of the Standard Model. With the ongoing third run of the LHC and the future High-Luminosity LHCwe will be able to improve the precision of this test and probe ever rarer Higgs decays.”

Note: This article have been indexed to our site. We do not claim legitimacy, ownership or copyright of any of the content above. To see the article at original source Click Here

Related Posts
手荷物の返却アナウンス、JALグループのトップは誰だ JGS、コンテストで技術競う thumbnail

手荷物の返却アナウンス、JALグループのトップは誰だ JGS、コンテストで技術競う

エアライン — 2022年2月15日 21:34 JST By Yusuke KOHASE  「お預かりした手荷物を回転台にて返却します。非常に似た手荷物があるため、取り間違いのないようにご注意ください」──。国内線で預け入れた手荷物を、到着空港の手荷物受取所で返却を待つ間に、このようなアナウンスを耳にしたことのある人も多いだろう。基幹空港でのアナウンスは日本航空(JAL/JL、9201)の場合、グループ会社でグランドハンドリング(地上支援)業務を担うJALグランドサービス(JGS)が担当している。 羽田空港第1ターミナル南側到着口でアナウンスをデモ披露するJGSの伊藤さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire  JGSは2月15日、到着時の手荷物受取所でのアナウンス技術を競うコンテストを初開催した。社員自らが考案した企画で、基幹空港で手荷物の取扱業務を担うJGSグループ各社から8人が参加し、スキルの向上とグループ各社の連携強化を狙う。 JGSの花田社長=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire  JGSは受託手荷物の搭載や降機など、アナウンスのほか全般を担っている。同社の花田正樹社長は国内線手荷物の受託状況について「肌感覚だが」と前置きした上で、伊丹や福岡などのビジネス客が多い路線では1-2割程度で、8-9割程度が荷物を預けずに機内へ持ち込むという。一方で沖縄などの観光路線では逆転し、8-9割近くが手荷物を預けるようだ。 「拡販」アナウンスも披露  参加したのは羽田と新千歳、伊丹、福岡の各空港の手荷物受取所でのアナウンス業務を担当するJGSグループ各社の8人。アナウンスは日本語と英語の2カ国語で、手荷物が出てくる回転台番号の案内など通常のものに加え、受取所内でのソーシャルディスタンスの確保や、次回利用時に上級クラス「ファーストクラス」や中間クラス「クラスJ」への搭乗を促す「拡販」など、出場者ごとに異なる内容のものでスキルを競った。  会場は羽田空港内にあるJGSの事業所で、羽田所属のJGS社員は対面式でアナウンスを披露。そのほかの拠点にいるグループ社員は、ビデオ会議ツール「Zoom」を通じて出場した。JGSが開催した手荷物の返却アナウンス技術コンテスト=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire 花田社長「レベル高いアナウンス」  最優秀賞を受賞したのは、羽田を担当するJGSの伊藤由希子さん。伊藤さんは受賞後のあいさつで「手荷物受取所でのアナウンスは、お客さまが最後に聞くアナウンス。『JALのアナウンスは安心だ』と聞いていただけるように、4支店合同で取り組んでいきたい」と話し、スキルのさらなる向上を目指すとした。  また、アナウンスが最も優れていた「アナウンス部門」は、伊丹を担当するJALグランドサービス大阪(JGSO)の川原彩実さんが、最も印象に残った「印象部門」は、福岡を担当するJALグランドサービス九州(JGSQ)の小林暁さんが、それぞれ受賞した。  8人の実技終了後、花田社長は自身の審査の最大点と最少点が2点差だったことを例に挙げ「レベルの高いアナウンスだった」と評価。今回のコンテストは「スキル向上を目指して、社員自らが考えた企画」と満足した様子で振り返ったものの、「もっとバージョンアップしてもらいたい」と、さらなる向上を求めた。手荷物の返却アナウンス技術を披露するJGSの伊藤さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire Zoom越しに手荷物の返却アナウンス技術を披露するJGSOの川原さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire Zoom越しに手荷物の返却アナウンス技術を披露するJGSQの小林さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire 手荷物の返却アナウンスコンテストでJGSの花田社長(左)から賞状と目録を受け取る最優秀賞を受賞した伊藤さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation Wire 手荷物の返却アナウンスコンテストで最優秀賞を受賞したJGSの伊藤さん=22年2月15日 PHOTO: Yusuke KOHASE/Aviation…
Read More
Apple kills off troubled FineWoven line, report claims thumbnail

Apple kills off troubled FineWoven line, report claims

Image: Eugen Wegmann Apple’s much-maligned range of FineWoven accessories, made of an imitation-leather material for environmental reasons, has now been completely killed off, according to a new report. The same source indicates that the company intends to replace FineWoven with another leather-replacement material, but hopefully one which suffers from fewer problems. Twitter/X user Kosutami, a
Read More
Index Of News
Total
0
Share