北京大学物理学院李强课题组在大型强子对撞机CMS合作组实现新型玻色子散射过程首次探测

如何直接检验希格斯机制与电弱对称性破缺，是粒子物理学的重要科学问题。矢量玻色子散射（VBS）是大型强子对撞机研究电弱物理的重要过程，其中W玻色子与希格斯玻色子之间的WWHH四点耦合尤为关键：它不仅直接连接电弱规范相互作用与希格斯场，还参与高能散射中不同量子振幅之间的相消，保证理论在高能下具有良好的行为。因此，精确测量WWHH耦合，是检验标准模型电弱对称性破缺机制的重要途径。然而，相关VBS过程的产生截面极小、末态复杂，实验探测极具挑战，此前尚未通过VBS VVH过程对这一耦合开展直接实验研究。

矢量玻色子散射产生希格斯玻色子伴随双矢量玻色子过程的示例费曼图

近日，北京大学物理学院李强课题组依托欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）CMS实验合作组，完成了矢量玻色子散射（Vector Boson Scattering，VBS）产生希格斯玻色子伴随双矢量玻色子（VVH）过程的首次系统研究，并首次在CMS实验中于95%置信水平排除了WWHH四点耦合为零的假设，为该耦合的非零性提供了直接实验证据。本项研究基于CMS实验Run2阶段累计获取的138/fb质子-质子碰撞数据，对包含零轻子、单轻子和双轻子末态的多个信号道进行了联合分析。分析结果与标准模型预期一致。在其他相关希格斯耦合取标准模型值的假设下，研究在95%置信水平下将VVHH耦合修正因子限制在0.40至1.60之间，并将WWHH耦合修正因子限制在0.17至1.84之间，为WWHH相互作用的非零性提供了新的直接实验约束，也为未来高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）开展更高精度的电弱规范结构测量奠定了重要基础。

李强课题组在CMS合作组率先提出开展同号轻子（same-sign dilepton）道分析，并承担了该信号道的核心任务。物理学院2026届博士毕业生杨天一（现就职于中国工程物理研究院激光聚变研究中心）担任该信号道的CMS分析负责人（Analysis Contact），负责其总体组织与协调，并在合作组预审批和正式审批阶段代表分析团队作报告；同时主导完成了该信号道的分析设计、背景估计、系统误差评估和统计分析。该信号道随后被纳入VBS VVH多个信号道的联合分析，为整个研究工作的完成作出了重要贡献。

值得一提的是，本项工作是CMS合作组首次针对VBS产生VVH过程开展系统研究，为未来利用更高统计量数据开展电弱规范结构精确测量和新物理寻找开辟了新的研究方向。

相关研究成果于2026年9月3日在线发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters），并被选为编辑推荐（Editors’ Choice）。北京大学物理学院为论文主要贡献单位之一。本研究得到国家自然科学基金等项目的支持。

CMS（Compact Muon Solenoid）实验是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的两大通用探测器实验之一，由来自全球50多个国家和地区、200余家科研机构的数千名科研人员共同参与。北京大学CMS团队长期参与CMS探测器运行维护、离线软件开发以及希格斯物理、电弱物理和新物理寻找等多个前沿研究方向，在国际合作中持续发挥重要作用。本项工作充分体现了北京大学物理学院青年科研人员在国际大型高能物理合作中的学术组织能力和科研创新能力，也进一步提升了北京大学在CMS国际合作中的学术影响力。

论文信息：

Search for associated production of a Higgs boson and two vector bosons via vector boson scattering at sqrt(s)=13TeV【Phys. Rev. Lett. 137 (2026) 101806】