希格斯玻色子发现之后，寻找并测量希格斯粒子之间的自耦合，是对撞机实验上研究希格斯场势能结构的唯一途径，对最终理解电弱对称性破缺机制、探索宇宙早期演化至关重要，也被视为希格斯物理研究的下一座里程碑。双希格斯粒子产生过程，则是直接测量该自耦合最灵敏的探针。 近日，欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的ATLAS与CMS国际合作组联合发布了一项关于希格斯玻色子对（HH）产生过程的重要测量结果。北京大学CMS实验组周辰团队在此次ATLAS与CMS联合测量中作出重要贡献。
希格斯粒子对产生率极低、衰变道繁多、本底复杂，实验测量与数据分析极具挑战。为提升分析灵敏度，开展联合分析——既包括单个实验内多衰变道的联合，也包括ATLAS与CMS两个实验之间的联合——是实验上尽快发现希格斯粒子自耦合效应的核心关键。
在此次测量中，ATLAS与CMS实验利用Run 2期间采集的全部质子-质子对撞数据，对含双底夸克相关末态、多轻子末态等多个衰变通道开展联合分析，在95%置信度下将希格斯玻色子对产生的实验观测上限设为标准模型预言截面的2.5倍；所测信号强度约为理论预言的 0.8 (+0.9-0.7)倍，对应的信号显著度为1.1个标准差，是目前该过程最精确的测量结果。该结果将希格斯自耦合强度的取值范围限定为标准模型预言值的-0.71至6.1倍，对标准模型的检验达到了前所未有的精度。
图1：（左）95%置信度水平下HH信号强度的上限。（右）希格斯自耦合的似然函数曲线，最低点对应数据的最佳拟合值，与水平虚线的交点给出允许的置信区间。
此次联合测量基于ATLAS与CMS的双希格斯实验结果，经过细致检验、全面的系统不确定度与关联研究，通过统计联合分析成功获得了灵敏度与可靠性更高的希格斯自耦合测量结果。北京大学CMS实验组周辰团队在此次ATLAS与CMS联合测量中作出重要贡献，其中周辰研究员担任CMS希格斯联合分析组的共同召集人，Alexandra Carvalho Antunes De Oliveira特聘副研究员担任ATLAS与CMS双希格斯联合分析组的共同负责人，博士研究生耿新月在CMS合作组做预审核报告。
相关研究以“Combination of ATLAS and CMS searches for Higgs boson pair production at 13 TeV”为题，发表于国际顶级物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters），并被选为“编辑推荐”（Editors' Suggestion）论文。
论文期刊号及链接：Phys. Rev. Lett. 137, 131803，DOI: https://doi.org/10.1103/27s7-2frt
