Un equip de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV), liderat per l’investigador del CSIC Ximo Poveda i la professora de la UV María Moreno Llácer, ha tingut un paper clau en el nou resultat de la col·laboració ATLAS sobre la interacció entre el bosó de Higgs i el quark top.

El quark top és la partícula elemental més massiva coneguda i, per tant, és la que té una interacció més forta amb el bosó de Higgs. Açò el fa especialment important per a comprendre com el camp de Higgs genera la massa de les partícules fonamentals.

Un article recent de la col·laboració ATLAS, acceptat per a publicació en el Journal of High Energy Physics, estudia la producció del bosó de Higgs junt amb un parell de quarks top (coneguda com a «producció ttH»). Encara que este procés representa només un 1 per cent del total de la producció de bosons de Higgs en el LHC (Gran Col·lisionador d’Hadrons, per les seues sigles en anglés), proporciona una oportunitat única per a mesurar directament la interacció top–Higgs.

Anàlisi de ttH ‘multileptònic’

Utilitzant el conjunt complet de dades de la Run 2 del LHC (arreplegades entre 2015 i 2018), la col·laboració ATLAS ha completat una nova mesura de la producció ttH, centrada en successos «multileptònics», és a dir, aquells amb diversos leptons carregats (electrons, muons o taus) en l’estat final.

Les dades es divideixen en sis categories exclusives basades en el nombre i la càrrega dels leptons. Les categories que inclouen un o dos leptons tau que decauen hadrònicament són particularment sensibles a les desintegracions del bosó de Higgs en parells de leptons taus (H→ττ), mentre que les categories restants se centren principalment en les desintegracions del bosó de Higgs en bosons W (H→WW*). Este anàlisi incorpora nombroses millores en la identificació de partícules, els mètodes de reconstrucció i les tècniques d’anàlisi multivariant.

Resultats

Els resultats es presenten en termes de la «intensitat de senyal», definida com el nombre de successos ttH observats dividit pels predits en el Model Estàndard. La intensitat de senyal ttH mesurada (μttH) és 0,63⁺⁰·²⁰₋⁰·¹⁹, lleugerament inferior a l’esperada en el Model Estàndard (1,0), però compatible dins de les incerteses experimentals.

També s’ha realitzat la mesura complementària de la producció del bosó de Higgs en associació amb un sol quark top (tH). En este cas, la intensitat de senyal es va mesurar com μtH = 7,2⁺⁴·⁶₋⁴·⁰, lleugerament per damunt de l’expectativa del Model Estàndard. Resultats anteriors d’ATLAS i CMS per a este procés també han observat un valor similar.

A més, es van efectuar mesures en funció del moment transvers del bosó de Higgs, amb sensibilitat a diferents mecanismes de producció i a possibles efectes més enllà del Model Estàndard. L’article també va investigar si la interacció entre el quark top i el bosó de Higgs podria incloure contribucions que violen la simetria de càrrega–paritat (CP).

Participació de l’IFIC

Dins d’un equip de treball format per més de 70 persones, els investigadors de l’IFIC assumiren la responsabilitat completa del canal amb tres leptons lleugers, que és el més sensible de l’anàlisi. A través del desenvolupament de complexos mètodes d’anàlisi multivariant, aconseguiren sensibilitat per a extraure el senyal ttH d’entre el fons creat per altres processos. Este anàlisi ha sigut el tema de les tesis doctorals dels estudiants de l’IFIC Lorenzo Varriale i David Muñoz.

Referències:

Paper: https://arxiv.org/abs/2510.23755 (accepted by JHEP)
Figures: https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2024-08/
ATLAS Briefing: https://atlas.cern/Updates/Briefing/Run2-ttH-multileptons
Presentation at the Higgs 2025 conference by Ximo Poveda: https://indico.cern.ch/event/1532417/contributions/6739183/attachments/3163857/5675051/Higgs25_20251027.pdf