Het Higgs-veld – een onzichtbaar kwantumveld dat het hele heelal doordringt – geeft massa’s aan fundamentele deeltjes. De ontdekking van het Higgs-boson bevestigde het bestaan ervan en gaf de aanzet tot het meten van zijn potentiële energie. De vorm van de Higgs-potentiaal levert cruciale informatie over de langetermijnstabiliteit van het heelal en hangt af van de sterkte van de Higgs-“zelfkoppeling” (waarbij meerdere Higgs-bosonen op elkaar inwerken).
Terwijl de ATLAS Collaboratie eerder paren Higgs-bosonen (di-Higgs productie) heeft bestudeerd, biedt onderzoek naar drie Higgs-bosonen (tri-Higgs productie) unieke mogelijkheden om de Higgs-zelfkoppeling te onderzoeken. In het bijzonder stelt het onderzoekers in staat om de nog niet onderzochte kwartische Higgs zelfkoppeling (λ4) te bestuderen, die de interactie van vier Higgs-bosonen regelt. Daarnaast kunnen ze theorieën voorbij het Standaard Model (BSM) testen die de productie van tri-Higgs met hogere snelheden voorspellen door het verval van nieuwe, zware bosonen.
Op de Higgs2024 conferentie van afgelopen week onthulde de ATLAS Collaboratie de eerste LHC zoektocht naar tri-Higgs productie – een proces dat meer dan 60.000 keer zeldzamer is dan de productie van een enkel Higgs-boson. Vanwege zijn extreem korte levensduur kan het Higgs-boson niet rechtstreeks worden gedetecteerd. In plaats daarvan zoeken natuurkundigen naar vervalproducten, meestal paren van onderste quarks. Elke bottom-quark produceert een douche van deeltjes die gemakkelijk kunnen worden gedetecteerd en gereconstrueerd als een “b-jet”.
Bron: ATLAS-collaboratie (lees het volledige bericht in Engels)
Nikhef’s bijdrage
De onderzoekers van de Nikhef ATLAS-groep die bij het werk betrokken waren, zijn Tristan du Pree (stafonderzoeker), Carlo Pandini (postdoc) en Osama Karkout (promovendus). Daarnaast was het genereren en simuleren van het ongrijpbare signaal het werk van twee Master-studenten van de UvA. Tristan du Pree: “Dit is de allereerste zoektocht naar het HHH-proces en de allereerste directe beperking van de kwartische zelfkoppeling van het Higgs-boson. We zijn er trots op te hebben bijgedragen aan dit baanbrekende ATLAS-resultaat en we zijn blij dat dit meer dan twee jaar succesvol onderzoek door studenten van onze groep omvat. Hoewel dit zeldzame proces nog te klein is om waar te nemen bij de LHC, maakt deze nieuwe sonde de weg vrij voor nieuwe theoretische interpretaties van de Higgs-potentiaal.”