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希格斯粒子衰变为光子产生了壮观的事件。
这两个高能光子在垂直于粒子束射线的平面上以相反的方向发射,很容易识别。
紧凑渺子线圈量热计的分辨率很高,可以很好地测量它们的能量。
如果它们来自希格斯玻色子,它们可以让你以1%~2%的精确度来确定粒子的质量,所有的信号累积起来形成一个极小的事件峰值。
不幸的是,即使在这种情况下,也有其他现象产生的事件与我们正在寻找的事件相同,并且隐藏了信号。
构成背景噪声的事件比由希格斯玻色子引起的事件要多得多,它们的质量分布却非常不同。
它们不形成峰,但以一种有规律的方式分布在各处,数量随着质量的增加而迅速减少。
寻找希格斯玻色子意味着知道如何很好地测量这种背景分布,这样我们就可以确定我们正在寻找的峰值产生的每一个微小驼峰。
希格斯粒子衰变成Z玻色子对也产生了美妙的事件。
在这种情况下,我们记录的数据中只有四个轻子出现。
每个Z实际上会衰变成一对电子或介子,所以有三种不同的组合:四个电子,四个介子或两个电子和两个介子。
用紧凑渺子线圈测量电子和介子的分辨率惊人。
在这些事件中没有中微子,所有的能量都以1%~2%的精确度重建。
换句话说,四个轻子所来自的希格斯玻色子的质量可以极其精确地重建出来,即使在这种情况下,玻色子的存在也会在质量分布中表现为一个峰值。
与衰变成两个光子的情况相反,这里的背景噪声非常低。
在标准模型中,很少有低于150GeV的事件产生四个轻子。
不幸的是,由希格斯粒子引起的事件非常罕见。
在2011年收集的所有统计数据中,我们预计只有两到三件是相关的:我们必须小心,不要失去任何一件相关事件,因为即使一项事件也可能产生影响。
费米子通道,即希格斯粒子衰变为两个底夸克或两个陶子的通道,要比其他通道复杂得多。
这种情况发生的概率很高,但希格斯衰变几乎与大量正常的事件完全相同,这些正常的事件搅乱了报告罕见事件的信号,影响了判断。
这种情况发生的概率很高。
在发现希格斯粒子之后,如果我们想要确定是否存在异常,特别是与费米子的耦合是否完全符合标准模型的预测,那么这些衰变就必须加以研究,而且这将变得非常重要。
这就是我们发现的策略。
在高质量区域,这些数据足以产生一个清晰可见的信号,以便将所有的衰减通道组合成W玻色子对和Z玻色子对。
如果希格斯玻色子出现在低于150GeV的最困难区域,当我们在衰减通道中记录W玻色子和两个通道中的过量事件时,我们将获取它出现的第一个迹象。
光子和Z玻色子对中的一个,会在同一时间出现两个质量相同、明确的峰值。
如果我们看到一个信号出现,就有必要检查它在不同衰减模式下的强度和成分是否与希格斯玻色子在相同质量下的预期一致。
最后,统计数据必须考虑在内,因为我们观察到的每一个新结构都可能是构成背景噪声的已知现象的简单波动。
我们确信,只有当信号如此强烈,以至于由简单统计波动产生的概率降低到不到百万分之一时,才会有新事物真正出现。
在那之前,我们必须继续保持谨慎。
冷热交替的“苏格兰淋浴”
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