Dalam penelitian fisika partikel, analisis kombini telah menjadi salah satu strategi penting untuk menemukan fenomena baru dan memahami struktur dasar alam semesta. Dalam beberapa tahun terakhir, analisis kombinasi ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) telah menghasilkan penemuan yang signifikan dalam bidang fisika partikel.
Analisis EFT
Dalam analisis EFT (Effective Field Theory), para ilmuwan ATLAS telah menggunakan ukuran koneksi antara partikel standar dan Higgs boson untuk mencari tanda-tanda fenomena baru. Dengan tidak ditemukannya fenomena baru, fisikawan telah menetapkan batas-batas pada magnitudo mereka. Dalam analisis ini, hanya sebagian kecil dari interaksi baru antara partikel standar yang dapat diuji (yaitu yang dipelajari dalam ukuran kombinasi asli, termasuk dekomposisi Higgs boson menjadi dua b-quark, dua foton, dan empat lepton).
Gambaran Rangkaian Baku
Dalam Gambar 1, diperlihatkan jangkauan yang diizinkan untuk koneksi koefisien baru antara partikel standar dan Higgs boson. Model Standar memerlukan semua koneksi ini menjadi nol, karena interaksi tidak ada. Deviasi positif atau negatif signifikan akan menunjukkan fenomena baru.
MSSM: Supermodel
Dalam analisis lainnya yang dirilis oleh ATLAS Collaboration, para ilmuwan telah menggunakan strategi kombinasi ukuran Higgs boson untuk mencari tanda-tanda MSSM (Minimal Supersymmetric Standard Model). MSSM adalah sebuah supermodel yang memprediksi 5 boson Higgs – dua skalar (h dan H), satu pseudoskalar (A), dan dua boson Higgs yang tercharge (H+/-) – serta modifikasi pada interaksi boson Higgs 125 GeV.
Hasil Penelitian
Dalam analisis baru ini, para ilmuwan ATLAS telah menggunakan kombinasi ukuran Higgs couplings dalam semua saluran dekomposisi yang dapat diakses untuk menetapkan batas-batas pada parameter MSSM. Mereka juga telah menjajal beberapa skenario benchmark MSSM yang diperkirakan memiliki boson Higgs 125 GeV sebagai boson skalarnya yang paling ringan.
Gambar 2:
Dalam Gambar 2, diperlihatkan jangkauan eksklusi untuk scenario Mh125(χ) dalam istilah dua parameter model: massa pseudoskalar A dan tan β. Area-area yang berwarna biru dan ungu telah dihapus oleh penelitian direktif, sementara area kuning telah dihapus oleh ukuran kombinasi Higgs boson.
Hasil Penemuan
Dalam hasil penelitian ini, para ilmuwan ATLAS telah menetapkan batas-batas pada magnitudo fenomena baru dan eksklusi parameter MSSM. Mereka juga telah menunjukkan bahwa Standard Model masih dominan dalam analisis kombinasi ini.
Langkah Selanjutnya
Dalam langkah selanjutnya, para ilmuwan ATLAS akan mengembangkan strategi search yang lebih luas dan mencakup lebih banyak ukuran dan saluran dekomposisi. Dengan demikian, mereka dapat menemukan fenomena baru dan memahami struktur dasar alam semesta lebih baik.
Referensi
- Interpretations of the combined measurement of Higgs boson production and decay (ATLAS-CONF-2020-053)
- Higgs 2020 conference talk by Brian Moser: Higgs EFT measurements in ATLAS
- A combination of measurements of Higgs boson production and decay using up to 139 fb−1 of proton–proton collision data at 13 TeV collected with the ATLAS experiment (ATLAS-CONF-2020-027)
- Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 4. Deciphering the Nature of the Higgs Sector (CERN-2017-002-M)
- Benchmark theory papers for MSSM: MSSM Higgs Boson Searches at the LHC: Benchmark Scenarios for Run 2 and Beyond (arXiv: 1808.07542) and MSSM Higgs Benchmark Scenarios for Run 2 and Beyond: the low tan β region (arXiv: 1901.05917)
Penutup
Dalam penelitian fisika partikel, analisis kombinasi telah menjadi salah satu strategi penting untuk menemukan fenomena baru dan memahami struktur dasar alam semesta. Dengan demikian, para ilmuwan ATLAS akan terus mengembangkan strategi search yang lebih luas dan mencakup lebih banyak ukuran dan saluran dekomposisi.