希格斯玻色子对生成候选事件的事件展示。(图片：CERN)
自2012年CMS和ATLAS实验团队宣布发现希格斯玻色子以来，科学家们一直在以更高的精度测量其质量和与其他粒子的相互作用。近日，CMS实验团队发布了一项新研究成果，该成果聚焦于希格斯玻色子与自身的相互作用，这一研究可能为物理学家揭示宇宙稳定性的关键线索。
为了探究希格斯玻色子与自身的相互作用，物理学家们寻找了一个比产生一个希格斯玻色子更为罕见的现象——双希格斯玻色子的产生。在一项利用大型强子对撞机(LHC)第2次运行中高能质子-质子碰撞数据的研究中，CMS实验团队发布了其对双希格斯玻色子产生的最新搜索结果，并给出了其产生率的限制。
双希格斯玻色子主要有两种形成方式。第一种是胶子-胶子聚变，即碰撞质子内的胶子相互作用产生希格斯玻色子。这一过程使科学家能够研究一个中间态和两个最终态希格斯玻色子之间的相互作用。第二种方式涉及碰撞质子内的夸克，它们辐射出两个矢量玻色子，这些矢量玻色子随后相互作用形成希格斯玻色子，从而可以研究两个希格斯玻色子和两个矢量玻色子之间的相互作用。
CMS的物理学家通过寻找双希格斯粒子衰变的多种方式进行了最新分析。这些最终状态包括希格斯玻色子对衰变为底夸克、W玻色子、τ轻子和光子。通过结合这些搜索并使用复杂的分析技术，如增强决策树和深度神经网络，同时分析所有数据，CMS合作团队能够提取比以往更多的信息。
这项研究使物理学家能够以95%的置信水平确定希格斯玻色子对生成率的上限。目前测量的上限是标准模型对双希格斯粒子总生成率预期值的3.5倍，是标准模型对通过融合矢量玻色子生成希格斯玻色子预期值的79倍。
随着LHC第三次数据采集时代的到来，CMS实验团队已经翻了一番收集的数据量，并正在对这些数据进行分析。测量希格斯玻色子自相互作用最有趣的前景之一是即将投入使用的高亮度LHC(HL-LHC)，计划于2030年开始运行。在这个新阶段，加速器将为CMS提供对撞机有史以来的最高亮度。考虑到亮度预测和系统不确定性，科学家估计，他们可能会在HL-LHC运行期间的前半段开始看到双希格斯粒子产生的第一个证据。CMS合作团队期待进一步探索这一罕见而令人兴奋的现象，为揭示宇宙稳定性提供新的线索。
