中國(guó)科大在希格斯質(zhì)量精確測(cè)量中取得重要進(jìn)展

歐洲核子中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC上的ATLAS實(shí)驗(yàn)組近期于Physical Review Letters雜志上發(fā)表了最新希格斯玻色子質(zhì)量的測(cè)量結(jié)果[1]，測(cè)量精度達(dá)到了萬(wàn)分之九。這是目前希格斯玻色子質(zhì)量最精確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)理解希格斯機(jī)制（電弱對(duì)稱性破缺機(jī)制）具有重要意義，獲得審稿人、國(guó)際同行的廣泛認(rèn)可與報(bào)道，并被選為PRL編輯推薦（Editors’Suggestion）。

希格斯玻色子在描述微觀世界的標(biāo)準(zhǔn)模型中有著舉足輕重的地位。基本粒子通過(guò)與希格斯場(chǎng)相互作用而獲得質(zhì)量。希格斯玻色子的質(zhì)量是標(biāo)準(zhǔn)模型中的自由參數(shù)，必須由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。明確希格斯玻色子質(zhì)量后，標(biāo)準(zhǔn)模型方可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出希格斯玻色子的其他性質(zhì)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。因此不論是對(duì)于理論還是實(shí)驗(yàn)研究，精確的希格斯玻色子的質(zhì)量測(cè)量都是不可或缺的關(guān)鍵步驟。此外，希格斯玻色子的質(zhì)量大小也與希格斯勢(shì)場(chǎng)的性質(zhì)密切相關(guān)，對(duì)理解電弱真空穩(wěn)定性等重大科學(xué)問(wèn)題具有重要意義。

中國(guó)科大與英國(guó)牛津大學(xué)、意大利國(guó)家核物理研究所、中國(guó)科學(xué)院高能所等國(guó)內(nèi)外先進(jìn)單位合作，在此次測(cè)量中扮演了重要角色。我校趙政國(guó)院士與楊洪洮特任教授指導(dǎo)的研究生張陽(yáng)帆獨(dú)立完成了聯(lián)合測(cè)量（圖一）及系統(tǒng)誤差的分解檢驗(yàn)（圖二），并代表分析團(tuán)隊(duì)向全體ATLAS合作組在合作組周會(huì)（ATLAS weekly）上報(bào)告測(cè)量結(jié)果。此外，楊洪洮特任教授擔(dān)任ATLAS實(shí)驗(yàn)希格斯玻色子到光子工作組負(fù)責(zé)人（convener），領(lǐng)導(dǎo)工作組完成了輸入測(cè)量中最精確的雙光子道（H→γγ）的測(cè)量工作[2]。

圖一：希格斯玻色子質(zhì)量測(cè)量結(jié)果總結(jié)

圖2：希格斯玻色子質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)誤差分解

中國(guó)科大ATLAS實(shí)驗(yàn)組是趙政國(guó)院士領(lǐng)導(dǎo)下的一支具有相當(dāng)規(guī)模和凝聚力的穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)，目前包括11名教授、副教授，2名特任副研究員，3名博士后，近30名博士和碩士研究生。中國(guó)科大組成員負(fù)責(zé)或參與探測(cè)器建造、運(yùn)行維護(hù)及性能研究、觸發(fā)優(yōu)化、末態(tài)重建性能的標(biāo)定和廣泛的物理研究。在希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)研究，標(biāo)準(zhǔn)模型的精確檢驗(yàn)和測(cè)量，以及超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理的直接尋找的物理研究中，取得了多個(gè)以中國(guó)科大組為主導(dǎo)并得到ATLAS國(guó)際合作組高度評(píng)價(jià)的重要物理結(jié)果。