Sedan operationen återupptogs för körning 2, Large Hadron Collider (LHC) har producerat cirka 20, 000 Higgs bosoner per dag i sina 13 TeV proton -proton kollisioner. I slutet av 2015, data som samlats in genom ATLAS och CMS -samarbeten var redan tillräckliga för nya observationer av Higgs -bosonen vid den nya kollisionenergin. Nu, efter att ha spelat in mer än 36, 000 biljoner kollisioner mellan 2015 och 2016, ATLAS -experimentet kan utföra allt mer exakta mätningar av egenskaperna hos Higgs -bosonet.

Att mäta hur Higgs -bosonet produceras och hur det sönderfaller är ett av huvudmålen med LHC -experimenten. Större precision i dessa mätningar gör det möjligt för forskare att förfina förståelsen för Higgs -sektorn i standardmodellen, och begränsar också nya fenomen bortom standardmodellen som skulle modifiera kopplingen av Higgs med de andra standardmodellpartiklarna. Genom att studera Higgs boson förfaller till fotonpar (H → γγ) och till fyra leptoner via mellanliggande Z bosoner (H → ZZ*→ 4ℓ, där '*' indikerar att en Z boson produceras av dess massskal), ATLAS -experimentet kan mäta kopplingsegenskaperna hos Higgs -bosonet med en aldrig tidigare skådad precision.

På LHC, Higgs boson produceras genom processer med mycket olika hastigheter:gluonsmältning, vektor-boson fusion, WH, Z H, och ttH. För att undersöka dessa produktionssätt, ATLAS har infört en uppsättning kriterier för att kategorisera Higgs -händelserna med H → γγ och H → ZZ*→ 4ℓ sluttillstånd. Resultaten av denna studie visas i figur 1 och 2, där det uppmätta tvärsnittet, normaliseras till det värde som förutspås av standardmodellen, visas.

Med LHC som producerar ett ständigt ökande antal Higgs-bosoner, ATLAS har kunnat börja mäta tvärsnittet för varje produktionsläge i olika fasutrymmen, ställa in ett ytterligare stresstest för standardmodellen. Dessa resultat används för att begränsa möjliga modifieringar av Higgs bosonkopplingar från de som förutses av standardmodellen. Ingen signifikant avvikelse från förutsägelsen har ännu observerats.

H → γγ -förfallskanalen används också för att mäta flera differentialtvärsnitt för observerbara ämnen som är känsliga för Higgs bosonproduktion och förfall, där god överensstämmelse hittades mellan data och standardmodellprognoser. Liknande mätningar har redan utförts med H → ZZ*→ 4ℓ sönderfall.

Genom att kombinera dessa separata mätningar fick ATLAS föra den experimentella känsligheten närmare precisionen i standardmodellprognoserna. Det totala Higgs bosonproduktionstvärsnittet mäts till 57,0 ^+6,0 _−5,9 ^+3,2 _−2,7 pb, där den första osäkerheten är statistisk och den andra av systematiskt ursprung. Resultatet överensstämmer med standardmodellprognosen 55,6 ^+2,4 _−3,4 pb.

ATLAS kommer att fortsätta studera Higgs bosonegenskaperna för resten av körning 2, isolera dess sällsynta produktionssätt och mäta dess mer svårfångade egenskaper. Att avslöja dessa hemligheter kommer antingen att ytterligare cementera standardmodellen, eller ge insikt i vad som ligger bortom.