Na 40ª conferaªncia do ICHEP , os experimentos de ATLAS e CMS anunciaram novos resultados que mostram que o ba³son de Higgs se decompaµe em dois maºons. O maºon éuma ca³pia mais pesada do elanãtron, uma daspartículas elementares que constituem o conteaºdo de matéria do Universo. Enquanto os elanãtrons são classificados como uma parta­cula de primeira geração, os maºons pertencem a  segunda geração. O processo fa­sico do ba³son de Higgs decaindo em maºons éum fena´meno raro, pois apenas um ba³son de Higgs em 5000 decai em maºons. Esses novos resultados tem importa¢ncia fundamental para a física fundamental, porque indicam pela primeira vez que o ba³son de Higgs interage compartículas elementares de segunda geração.

Os fa­sicos do CERN estudam o ba³son de Higgs desde a sua descoberta em 2012, a fim de investigar as propriedades dessa parta­cula muito especial. O ba³son de Higgs, produzido a partir de colisaµes de pra³tons no Large Hadron Collider, se desintegra - conhecido como decaimento - quase instantaneamente em outras partículas Um dos principais manãtodos de estudo das propriedades do ba³son de Higgs éanalisar como ele se decompaµe nas váriaspartículas fundamentais e na taxa de desintegração.

O CMS obteve evidência desse decaimento com 3 sigma, o que significa que a chance de ver o ba³son de Higgs decaindo em um par de maºons devido a  flutuação estata­stica émenor que um em 700. O resultado de dois sigma do ATLAS significa que as chances são de um em 40. A combinação de ambos os resultados aumentaria a significa¢ncia bem acima de 3 sigma e fornece fortes evidaªncias para a deterioração do ba³son de Higgs em dois maºons.

"O CMS se orgulha de ter alcana§ado essa sensibilidade a  decadaªncia dos ba³sons de Higgs aos maºons e de mostrar a primeira evidência experimental desse processo. O ba³son de Higgs parece interagir também compartículas de segunda geração, de acordo com a previsão do Modelo Padra£o. , um resultado que seráaprimorado com os dados que esperamos coletar na próxima execução ", disse Roberto Carlin, porta-voz do experimento CMS.

O ba³son de Higgs éa manifestação qua¢ntica do campo de Higgs, que da¡ massa apartículas elementaresinterage com, atravanãs do mecanismo de Brout-Englert-Higgs. Ao medir a taxa na qual o ba³son de Higgs se decompaµe em diferentespartículas, os fa­sicos podem inferir a força de sua interação com o campo de Higgs: quanto maior a taxa de decaimento em uma determinada parta­cula, maior a sua interação com o campo. Atéagora, as experiências ATLAS e CMS observaram o decaimento do ba³son de Higgs em diferentes tipos de ba³sons, como W e Z, e fanãrmions mais pesados, como os tau-leptons. A interação com os quarks mais pesados, superior e inferior, foi medida em 2018. Os maºons são muito mais leves em comparação e sua interação com o campo de Higgs émais fraca. Portanto, as interações entre o ba³son de Higgs e os maºons não haviam sido vistas anteriormente no LHC.

"Esta evidência do ba³son de Higgs decai empartículas de matéria de segunda geração complementa um programa de física Run 2 Higgs de muito sucesso. As medições das propriedades do ba³son de Higgs atingiram um novo esta¡gio em precisão e modos de decaimento raro podem ser abordados. Essas realizações contam com a grande conjunto de dados do LHC, a excelente eficiência e desempenho do detector ATLAS e o uso de novas técnicas de análise ", disse Karl Jakobs, porta-voz da ATLAS.

O que torna esses estudos ainda mais desafiadores éque, no LHC, para cada ba³son de Higgs previsto decaindo em dois maºons, existem milhares de pares de maºons produzidos por outros processos que imitam a assinatura experimental esperada. A assinatura caracterí­stica do decaimento do ba³son de Higgs para os maºons éum pequeno excesso de eventos que se agrupam perto de uma massa de 125 GeV, que éa massa do ba³son de Higgs. Isolar as interações entre o ba³son de Higgs e o par de maºons não étarefa fa¡cil. Para tanto, os dois experimentos medem a energia, o momento e os a¢ngulos dos candidatos a maºons da decadaªncia do ba³son de Higgs. Além disso, a sensibilidade das análises foi aprimorada por manãtodos como estratanãgias sofisticadas de modelagem de segundo plano e outras técnicas avana§adas, como algoritmos de aprendizado de ma¡quina. O CMS combinou quatro análises separadas, cada um otimizado para categorizar eventos de física com possa­veis sinais de um modo de produção de ba³son de Higgs especa­fico. A ATLAS dividiu seus eventos em 20 categorias direcionadas a modos específicos de produção do ba³son de Higgs.

Os resultados, atéagora consistentes com as previsaµes do Modelo Padra£o, usaram o conjunto completo de dados coletados na segunda execução do LHC. Com mais dados a serem gravados da próxima corrida do acelerador departículas e com o LHC de alta luminosidade, as colaborações do ATLAS e do CMS esperam atingir a sensibilidade (5 sigma) necessa¡ria para estabelecer a descoberta do decaimento do ba³son de Higgs para dois maºons e restringir possa­veis teorias da física além do modelo padrãoque afetariam esse modo de decaimento do ba³son de Higgs.