欧洲核子研究中心大型强子对撞机 (LHC) ATLAS 合作小组的物理学家发布了迄今为止最灵敏的双希格斯产生和自耦合搜索结果，该结果通过结合 LHC Run 2 数据的五项双希格斯研究实现。

还记得找到一个希格斯玻色子有多难吗?试试在同一时间同一地点找到两个希格斯玻色子。

这个令人着迷的过程被称为双希格斯生成，它可以告诉科学家有关希格斯玻色子自相互作用的信息。

通过研究它，物理学家可以测量希格斯玻色子的自耦合强度，这是连接希格斯机制和我们宇宙的稳定性的标准模型的一个基本方面。

寻找双希格斯粒子的产生是一项尤其具有挑战性的任务。

这是一个非常罕见的过程，比产生单个希格斯玻色子要罕见 1,000 倍。

在 LHC 第二次运行期间，预计 ATLAS 只会产生几千次双希格斯事件，而每秒会发生 4000 万次碰撞。

那么物理学家如何才能在数据大海中找到这些稀有的呢?

更容易寻找双希格斯生成的一种方法是在多个地方搜索它。

通过观察双希格斯粒子衰变的不同方式(衰变模式)并将它们组合在一起，物理学家能够最大限度地发现和研究双希格斯粒子的产生。

ATLAS 合作项目的新成果是他们迄今为止最全面的搜索，涵盖了 ATLAS 中一半以上可能的双希格斯事件。

该组合中的五项独立研究分别侧重于不同的衰变模式，每种模式都有其优点和缺点。

例如，最可能的双希格斯衰变模式是分解为四个底夸克。

然而，标准模型 QCD 过程也可能产生四个底夸克，这使得很难将双希格斯事件与该背景过程区分开来。

双希格斯衰变为两个底夸克和两个τ轻子，有中等背景污染，但发生率却低五倍，并且有未被发现的中微子逃逸，这增加了物理学家重建衰变的能力。

衰变为多个轻子虽然并不太罕见，但却有复杂的特征。

其他双希格斯衰变则更加罕见，比如衰变为两个底夸克和两个光子。

该最终状态仅占双希格斯衰变总量的 0.3%，但具有更清晰的特征和更小的背景污染。

通过结合对每一次衰变的搜索结果，ATLAS 物理学家发现，产生两个希格斯玻色子的概率不包括标准模型预测的 2.9 倍以上的值。

该结果的置信水平为 95%，预期敏感度为 2.4(假设该过程在自然界中不存在)。

他们还能够对希格斯玻色子自耦合的强度提供限制，从而对这一重要的可观测量实现迄今为止最好的灵敏度。

他们发现希格斯自耦合常数的大小以及两个希格斯玻色子与两个矢量玻色子的相互作用强度与标准模型预测一致。

他们表示：“这一综合结果为双希格斯粒子产生的研究树立了里程碑。”

他们的研究成果将发表在《物理评论快报》杂志上。