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2022-07-04 作者:物理学院 来源:科学技术处

纪念希格斯粒子发现十周年—— 南京大学ATLAS团队在大型强子对撞机实验的希格斯粒子研究成果中做出重要贡献

近日,欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机LHC上ATLAS和CMS实验在《自然》杂志上首次发布基于全部Run2数据的希格斯粒子的联合测量结果。这一结果是迄今为止希格斯粒子性质的最精确测量结果。

在描述微观世界粒子物理的标准模型中,希格斯机制通过引入真空对称性自发破缺,赋予基本粒子质量,预言希格斯粒子的存在并解释了基本粒子质量的起源。2012年7月4日,LHC上的ATLAS和CMS实验组同时宣布了希格斯粒子的发现。希格斯粒子作为标准模型中最后被发现的粒子,对其性质的精确测量研究,被公认为是近几十年高能物理实验最重要的物理目标。随着LHC实验的对撞能量和亮度的提升,在2015年至2018年的Run2取数期间,两个实验分别收集到近900万个希格斯事例,这为希格斯粒子性质更全面的测量研究提供了有力契机。经过LHC实验十年的研究,粒子物理学家发现了更多的希格斯粒子衰变模式和新的耦合,并显著提高了希格斯粒子各种性质的测量精度。

南京大学ATLAS组现由金山、祁鸣、陈申见、张雷教授、闵天觉副教授和夏力钢副研究员带领多名国内外博士后和二十多名研究生组成。 在科技部和国家自然科学基金委的联合支持下,南京大学从1998年开始加入ATLAS国际合作组,二十多年中积极参与了ATLAS实验的探测器建造及其升级和物理分析工作。 南京大学金山教授主持了科技部国家重点研发项目"ATLAS实验Run2数据物理分析",并长期担任ATLAS中国组负责人,组织包括南京大学在内的中国ATLAS团队,在希格斯粒子的发现及其性质的精确测量研究中做出了重要贡献。

此次为庆祝希格斯粒子发现十周年,《自然》杂志以特刊形式,同时刊发了ATLAS和CMS两个实验关于希格斯粒子的最新研究成果,是综合了希格斯的众多产生模式及衰变过程的分析结果。南京大学ATLAS组在发现希格斯粒子与底夸克的耦合中做出了长期重要贡献,这一发现被美国《物理》期刊评为2018年物理学十大亮点成果。南京大学ATLAS组在发现希格斯粒子与陶轻子的耦合及其性质测量中做出关键贡献,担任了该分析的负责人。以上发现希格斯与底夸克和陶轻子的耦合成果被科技部推荐为十三五国家重点研发计划重大科技成果。南京大学ATLAS组还在希格斯粒子衰变到双光子末态的精确测量、希格斯粒子自耦合测量等研究中做出了重要贡献。

为了进一步加强国内LHC物理联合研究,特别是加强ATLAS和CMS两个实验数据分析的联合研究,在中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士牵头下,金山教授作为核心骨干之一,组建了高能所、南京大学和北京大学为主的LHC物理联合研究团队,所凝练的长期核心科学目标为希格斯粒子自耦合相互作用测量研究,于2021年获得了基金委"高能量前沿粒子物理联合研究基础科学中心"的支持。 该团队已经在相关研究中做出显著贡献,其中南京大学组成员在ATLAS实验中担任了希格斯粒子自耦合相互作用研究最灵敏的衰变道分析的负责人。

【相关背景资料】

ATLAS探测器是工作于欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机LHC上世界最大的高能粒子探测器(体积约相当于一个六层楼高的建筑)。ATLAS合作组是一个包括世界上三十多个国家180多个研究单位5000多名科学家参加的大型国际合作组。

1998年,在基金委、科技部和中科院的联合支持下,中科院高能物理所、南京大学、山东大学和中国科学技术大学组成中国组参加了ATLAS合作组。 2012年以来,上海交通大学、清华大学和李政道研究所先后加入了ATLAS中国组。