还记得找到一个希格斯玻色子有多难吗?试试在同一时间在同一地点找到两个。这个迷人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特别具有挑战性的任务。这是一个非常罕见的过程，比单个希格斯玻色子的产生要罕见1,000倍。在大型强子对撞机(LHC)的整个第2次运行期间，ATLAS预计只会产生几千个双希格斯粒子事件，而每秒发生的碰撞次数高达4000万次。

那么物理学家如何在数据大海中找到这些稀有的针头呢?一种更容易寻找双希格斯粒子的方法是在多个地方搜索它。通过研究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提高找到和研究双希格斯粒子的机会。

ATLAS合作项目的研究人员现已发布了迄今为止最灵敏的双希格斯粒子生成和自耦合搜索，该搜索通过结合LHCRun2数据的五项双希格斯粒子研究实现。这一新结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粒子事件。该研究还发布在arXiv预印本服务器上。

该组合中的五项独立研究分别关注不同的衰变模式，每种模式都有其优缺点。例如，最可能的双希格斯衰变模式是四个底夸克。然而，标准模型QCD过程也可能产生四个底夸克，因此很难将双希格斯事件与这种背景过程区分开来。

双希格斯衰变为两个底夸克和两个τ轻子，背景污染中等，但发生率低五倍，而且有中微子逃逸未被发现，这让物理学家重建衰变的能力变得复杂。衰变为多个轻子虽然并不太罕见，但特征却很复杂。

其他双希格斯衰变则更为罕见，例如衰变为两个底夸克和两个光子。这种最终状态仅占双希格斯衰变总量的0.3%，但特征更清晰，背景污染也小得多。

通过结合对每种衰变的搜索结果，研究人员发现，产生两个希格斯玻色子的概率排除了标准模型预测值2.9倍以上的值。这一结果的置信度为95%，预期灵敏度为2.4(假设这一过程在自然界中不存在)。

研究人员还能够对希格斯玻色子自耦合强度进行约束，从而对这一重要可观测量实现了迄今为止最佳的灵敏度。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和两个矢量玻色子的相互作用强度与标准模型预测一致。

这一综合结果为双希格斯粒子的产生研究树立了里程碑。现在，ATLAS研究人员将目光投向了正在进行的LHC第三次运行和即将进行的LHC高亮度运行的数据。有了这些数据，物理学家们或许终于能够观察到难以捉摸的希格斯玻色子对的产生。

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