ヒッグス粒子とトップクォーク対の同時生成におけるチャームおよびボトムクォークの湯川結合の同時プローブ

科学分野:

• 高エネルギー物理学
• 素粒子物理学
• 標準模型物理学

背景:

• 素粒子物理学の標準模型（SM）は、素粒子と力を記述する。
• ヒッグス粒子はSMにおける重要な粒子であり、質量に責任を持つ。
• ヒッグス粒子の異なるクォークへの結合を理解することは、SMを検証するために不可欠である。

研究 の 目的:

• ヒッグス粒子のチャームクォーク-反クォーク対（H→cc[over ¯]）へのまれな崩壊を探索する。
• トップクォーク対（tt[over ¯]H）と同時に生成されるヒッグス粒子のボトムクォーク対（H→bb[over ¯]）への崩壊を測定する。
• ヒッグス粒子-チャーム湯川結合修飾子（κc）を制限する。

主な方法:

• 積分ルミノシティ138 fb⁻¹、√s=13 TeVでの陽子-陽子衝突データの解析。
• ジェットフレーバー識別とイベント分類のための高度な機械学習を利用。
• H→bb[over ¯]およびH→cc[over ¯]崩壊を伴うtt[over ¯]H生成の同時測定。

主要な成果:

• tt[over ¯]H(H→bb[over ¯])の観測イベント率は、SM予測に対して0.91_{-0.22}^{+0.26}であった。
• 95%信頼水準で、σ(tt[over ¯]H)B(H→cc[over ¯])の上限を0.11 pb（観測）および0.13 pb（期待）に設定した。
• 以前の結果と組み合わせると、|κc|の観測95%信頼区間は<3.5、期待値は<2.7である。

結論:

• この研究は、ヒッグス粒子-チャーム湯川結合に対する現在最も厳しい制限を設定する。
• 結果は標準模型の予測と一致する。
• この探索は、ヒッグス粒子の軽いクォークとの相互作用に関する我々の理解を進歩させる。