CERN-detektorer gir sterkeste hint hittil om sjelden produksjon av doble Higgs-bosoner

Fysikere ved CERN har tatt sitt hittil nærmeste blikk på en av de sjeldneste prosessene i partikkelfysikken: produksjon av par med Higgs-bosoner. Nye resultater fra både ATLAS- og CMS-samarbeidene, presentert ved International Conference on High Energy Physics (ICHEP) 2026, setter strengere begrensninger for dobbel Higgs-produksjon og gir et fristende hint om at prosessen allerede kan være synlig i dataene.

Et 2,6-sigma hint

ATLAS-eksperimentet rapporterte at deres målte rate for dobbel Higgs-produksjon er 2,6 ± 1,4 ganger standardmodellens prediksjon, noe som tilsvarer et overskudd på 2,6 standardavvik over forventningen basert på bakgrunnsstøy alene. Selv om dette er langt fra fem-sigma-terskelen som kreves for å hevde en oppdagelse, representerer resultatet det sterkeste individuelle hintet om dobbel Higgs-produksjon fra en enkelt henfallskanal til dags dato. CMS utelukket i en parallell analyse rater for dobbel Higgs-produksjon som er mer enn fire ganger standardmodellens prediksjon, og begrenset Higgs-selvkoblingsparameteren til mellom −2,5 og 9,4 med 95 prosent konfidens.home+2

Begge samarbeidene fokuserte på en henfallskanal der ett Higgs-boson henfaller til et bunn-kvark-antikvark-par og det andre til et tau-lepton-antilepton-par, en av de mest sensitive metodene for dette søket. Analysene kombinerte data fra LHC Run 2 og 3, totalt omtrent 196 inverse femtobarn med kollisjonsdata, og tok i bruk nye maskinlæringsteknikker for å skille signal fra bakgrunn.atlas+2

Hvorfor det er viktig

Å observere dobbel Higgs-produksjon ville gi direkte tilgang til Higgs-bosonets selvkobling, parameteren som styrer hvordan Higgs-feltet vekselvirker med seg selv. Denne selvvekselvirkningen bestemmer formen på Higgs-potensialet, som igjen underbygger mekanismen som gir partikler masse og har betydning for om universets vakuum er stabilt. En måling som avviker fra standardmodellens prediksjon kan peke mot ny fysikk.home

Veien videre

Tidligere i år publiserte ATLAS og CMS en første kombinasjon av sine Run 2-søk etter doble Higgs-bosoner, der de målte den totale signalstyrken til 0,8 relativt til standardmodellens prediksjon med en kombinert signifikans på 1,1 standardavvik. De nye individuelle resultatene ved bruk av Run 3-data overgår allerede den kombinerte sensitiviteten i en enkelt kanal.arxiv

LHC har nå gått inn i Long Shutdown 3 før transformasjonen til High-Luminosity LHC, som forventes å starte driften i 2030. Oppgraderingen vil levere omtrent seks ganger mer data enn det som er samlet inn så langt, og produsere anslagsvis 380 millioner Higgs-bosoner på tvers av ATLAS og CMS. Fysikere håper dette er nok til å endelig observere di-Higgs-hendelser og fastslå selvkoblingen. Som Filip Moortgat, en forsker ved CMS, bemerket: HL-LHC-målingen "kan bekrefte våre nåværende teorier om universets utvikling eller, mer spennende, peke mot en ny type fysikk utover det vi forstår i dag".gizmodo