Опубликованы последние результаты поисков бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере

Объединив данные, собранные детекторами ATLAS и CMS, физики исключили существование бозона, описываемого Стандартной моделью, в широком интервале масс 141–476 ГэВ. В этой заметки, в отличии от предыдущей, немножко больше технических деталей.

На проходившем в Париже симпозиуме Hadron Collider Physics коллаборации ATLAS и CMS представили последние результаты экспериментов, направленных на обнаружение бозона Хиггса.

Детекторы ATLAS и CMS, установленные на Большом адронном коллайдере (БАКе), проводят поиск хиггсовского бозона сразу по нескольким возможным продуктам его распада — к примеру, по двум фотонам, двум тау-лептонам (они имеют большую массу, 1,77 ГэВ, и вероятность распада бозона на пары тау-лептонов превышает эту же вероятность для любых других пар фермионов), парам W-бозонов и парам Z-бозонов. Последние также регистрируются через вероятные продукты распада (пары электронов, мюонов или струй адронов), а следами W-бозонов считаются сочетания электрона или мюона с нейтрино.

Упомянутым каналам распада отвечают разные предположения о массе хиггсовской частицы. Последовательное их изучение позволяет рассчитывать на то, что рождение бозона Хиггса с любыми параметрами, которые укладываются в Стандартную модель, не пройдёт незамеченным.

Пока, впрочем, о рождении искомой частицы речи не идёт: физики лишь устанавливают и постепенно расширяют границы диапазонов массы, в которых бозон Хиггса находиться не должен. В августе 2011-го представители ATLAS и CMS уже докладывали о результатах этой работы, показав, что существование бозона, описываемого Стандартной моделью, исключается в интервале 145–466 ГэВ на уровне доверительной вероятности в 95%. Однако в середине указанного промежутка оставались небольшие «островки» допустимой массы.

График, полученный при объединении данных ATLAS и CMS. По вертикальной оси откладывается отношение исключённого в опыте сечения рождения хиггсовского бозона к сечению, рассчитанному в рамках Стандартной модели. Экспериментальным данным соответствует сплошная чёрная кривая; там, где она находится ниже красной линии, существование бозона Хиггса исключается на уровне доверительной вероятности в 95%. На графике также обозначены области масс, исследованные «Теватроном» и Большим электрон-позитронным коллайдером LEP. (Иллюстрация ATLAS and CMS Collaborations.)

При подготовке презентации к парижскому симпозиуму использовались те же данные, что публиковались летом. Различались только методики их обработки: если раньше коллаборации ATLAS и CMS работали независимо друг от друга, то теперь они объединили собранную информацию. В результате интервал масс, недопустимых для бозона Хиггса из Стандартной модели, был расширен до 141–476 ГэВ, а все области массы внутри этого диапазона, которые считались разрешёнными, оказались «закрыты». На более высоком уровне доверительной вероятности в 99% ATLAS и CMS исключили диапазон 146–443 ГэВ, но три незначительных разрешённых участка массы, расположенных между 220 и 320 ГэВ, здесь сохранились.

Стоит напомнить, что минимально возможная масса бозона Хиггса, равная 114,4 ГэВ, уже давно была определена в опытах на Большом электрон-позитронном коллайдере. Наиболее интересным для экспериментаторов, таким образом, становится диапазон разрешённых масс 114,4–141 ГэВ, и именно на него физики будут обращать внимание при рассмотрении полного массива данных с детекторов БАК, собранных в 2011-м. Договорённость о совместной работе ATLAS и CMS над этим массивом пока не достигнута: коллаборации всё же конкурируют друг с другом, а вероятность обнаружения хиггсовской частицы достаточно велика.

Сотрудники CMS рассказывают о том, как проходило объединение данных, накопленных двумя научными группами:

Текст статьи, подготовленной ATLAS и CMS к симпозиуму Hadron Collider Physics, можно загрузить отсюда.

Подготовлено по материалам Nature News.

23 Ноября 2011, 3:03    Den    3844    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.