студия дизайна

На проходящей в Гренобле Европейской конференции по физике высоких энергий представители коллабораций CMS и ATLAS сообщили о том, что им, возможно, удалось отыскать свидетельства рождения бозона Хиггса. Детекторы CMS и ATLAS установлены на Большом адронном коллайдере. Если хиггсовский бозон существует, он должен рождаться в протон-протонных столкновениях и быстро распадаться на какие-то комбинации уже известных частиц. Детектор CMS, к примеру, проводит поиск бозона Хиггса сразу по нескольким вариантам продуктов распада: 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), а также 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.

Последовательное изучение всех этих каналов распада позволяет рассчитывать на то, что рождение бозона Хиггса с любой возможной массой не пройдёт незамеченным. Новая информация, изложенная на конференции участниками CMS, относится к области масс с границами на 120 и 600 ГэВ. Как сообщается, на уровне доверительной вероятности в 95% учёные сумели исключить существование бозона Хиггса в двух широких интервалах массы, 149–206 и 300–440 ГэВ, а также в нескольких относительно узких областях, расположенных между этими интервалами. При снижении доверительной вероятности до 90% закрытым оказывается более значительный диапазон — 145–480 ГэВ. Результаты также можно переформулировать в контексте гипотетической Стандартной модели с дополнительным четвёртым поколением фермионов; здесь существование хиггсовского бозона исключается на уровне в 95% уже на всём участке 120–600 ГэВ.

Аналогичные расчёты, выполненные сотрудниками ATLAS, подтвердили данные CMS. При той же доверительной вероятности в 95% физики из ATLAS исключили два диапазона масс «стандартного» бозона Хиггса, 155–190 и 295–450 ГэВ.

Самым интересным результатом работы ATLAS и CMS, впрочем, стали не сами ограничения на массу, а тот факт, что нижняя граница находится чуть дальше от нуля, чем ожидалось. Теоретики предполагали, что собранный детекторами объём экспериментальных данных позволит исключить значения, начинающиеся приблизительно со 130 ГэВ, но этого, как видим, не произошло. Несоответствие, вызванное регистрацией «незапланированных» событий ниже 145 ГэВ на обоих детекторах, и называют признаком рождения бозона Хиггса или некоей частицы, сильно похожей на него.

«Хотя лёгкий хиггсовский бозон проявлял бы себя именно так, сигнал вполне может оказаться обычной флуктуацией фона, — перечисляет возможные варианты сотрудник CMS Джиджи Роланди (Gigi Rolandi). — У ATLAS и CMS также могут обнаружиться какие-то общие проблемы с моделированием фона, и тогда сигнал потеряет всякую значимость».

В ближайшее время коллаборации ATLAS и CMS планируют объединить накопленную информацию. К концу года физики должны определить, что именно было зарегистрировано в экспериментах.

На конференции в Гренобле также были представлены данные по редким распадам Bs-мезонов, содержащих прелестный и странный кварки, и Bo-мезонов, в состав которых входят прелестный и нижний кварки. Согласно Стандартной модели, эти частицы должны распадаться на пару мюонов лишь в исключительных случаях (на миллиард полученных Bs-мезонов, скажем, приходится около трёх таких событий), но в некоторых её расширениях — в суперсимметричных теориях — доля распадов на мюоны заметно возрастает. Результаты измерений, выполненных на детекторе CMS, пока не выходят за рамки Стандартной модели: было установлено, что доля распадов на пару мюонов на уровне доверительной вероятности в 95% не превышает 1,9•10–8 и 4,6•10–9 для Bs- и B0-мезонов.

Простое объяснение того, какую роль играет бозон Хиггса в Стандартной модели.

Источник: