Рис. 1. Распределение двухфотонных событий, накопленных детектором ATLAS в 2015 году, по инвариантной массе двух фотонов. Всплеск при 750 ГэВ, который видят обе коллаборации, — самый любопытный пока результат сеанса LHC Run 2. Внизу показано отклонение данных от наилучшего описания фона. Изображение с сайта atlas.web.cern.ch
15 декабря в ЦЕРНе прошел традиционный предновогодний семинар, на котором была представлена первая порция серьезных результатов нового сеанса работы Большого адронного коллайдера. Две крупнейших коллаборации, CMS и ATLAS, рассказали в своих презентациях о самых интересных из полученных результатов. Одновременно с этим ATLAS обнародовал весь цикл предварительных результатов, приготовленных для сегодняшнего семинара. Аналогичные результаты CMS тоже выложены на странице их публикаций.
Напомним, что в 2015 году Большой адронный коллайдер, отремонтированный и обновленный, приступил к новому сеансу работы — LHC Run 2. Интенсивность пучков в течение года поднималась плавно, поэтому накопленная за этот год интегральная светимость всё еще в несколько раз меньше, чем полная светимость первого сеанса работы (Run 1, 2010–2012 годы). Кроме того, в случае CMS полноценному набору данных в первые недели помешала техническая трудность с системой охлаждения магнита. Из-за этого полезная статистика CMS сейчас несколько меньше, чем у ATLAS.
Тем не менее столкновения происходили на повышенной энергии — 13 ТэВ вместо 8 ТэВ во время сеанса Run 1, — и благодаря этому резко возросла вероятность самых жестких и потому самых интересных столкновений. Ориентировочно, область масс порядка 1–2 ТэВ — это та граница, за которой только что набранные данные уже становятся более прозорливыми, чем вся статистика Run 1. А поскольку по результатам Run 1 обнаружилось немало любопытных отклонений от Стандартной модели, в том числе и в очень жестких столкновениях, физики с большим интересом ожидали новостей Run 2.
Переоткрытие Стандартной модели[]
Презентации обеих групп шли по примерно одинаковому сценарию. После кратких рассказов про детектор и его обновленные компоненты были представлены вначале результаты по самым простым процессам (например, инклюзивному рождению разных частиц или их пар). Здесь каких-то сюрпризов не ожидалось, но эти измерения необходимы для проверки того, что и сам детектор, и методы анализа данных работают исправно и воспроизводят то, что физики видели раньше.
Следом было кратко рассказано про ситуацию с «переоткрытием» бозона Хиггса. Опять же, такое переоткрытие — это простая проверка того, что обновленные детекторы правильно восстанавливают то, что физики уже твердо установили и раньше. Здесь обе группы были вынуждены сказать, что статистики Run 2 пока не хватает для надежной регистрации хиггсовского сигнала. Коллаборация CMS вообще воздержалась от каких-либо хиггсовских результатов, сказав, что данные еще обрабатываются и находятся в «замаскированном» состоянии (см. подробности про слепой анализ в физике частиц). ATLAS показал кое-какие слабые намеки на хиггсовский бозон и даже выдал новый загадочный результат: сечение рождения хиггсовского бозона почему-то оказалось заметно ниже ожидаемого. Впрочем, когда количество событий очень мало, вполне случаются и «флуктуации вниз» — это всё находится в рамках нормального процесса набора данных.
Рис. 2. Двухструйное событие с инвариантной массой 6,9 ТэВ, зафиксированное на детекторе ATLAS. Слайд из доклада представителя коллаборации ATLAS
Поиски суперсимметрии[]
Заметная часть обоих рассказов была посвящена поиску суперсимметрии. Была проведена обширная программа по поиску глюино и скварков, но, к сожалению, ничего существенно отличающегося от Стандартной модели найдено не было.
Обе группы также отчитались о проверке двух любопытных отклонений (см. Поиск суперсимметрии на ATLAS и Поиск суперсимметрии на CMS), которые видели и ATLAS, и CMS, но которые не состыковывались друг с другом. Выводы у двух групп сейчас оказались разными. ATLAS подтверждает свое отклонение, правда с меньшей статистической значимостью: 2,2σ вместо 3σ ранее. Какая статистическая значимость получится при объединении старых и новых результатов ATLAS, не сообщается, но, так или иначе, эта аномалия пока остается. А вот CMS не смог подтвердить ни свою старую аномалию, ни результат ATLAS. Поэтому здесь, видимо, предстоит скрупулезный анализ причин разногласия двух детекторов.
Судьба пиков при 2 ТэВ[]
Большой интерес у физиков вызвали в последний год загадочные «пики» на графике сечения рождения двух бозонов в области инвариантной массы 2 ТэВ. ATLAS видел резонанс в WZ-канале рождения с чисто адронным распадом, CMS видел превышение над Стандартной моделью в WH-канале. Предварительные результаты Run 2 у обеих групп не выявили ничего выдающегося. Впрочем, поскольку этот анализ достаточно сложный, докладчики аккуратно сказали, что потребуется еще несколько месяцев на его завершение.
Намек на новый двухфотонный резонанс[]
И наконец, финальным аккордом стал рассказ об изучении двухфотонных событий. Напомним, что в 2011–2012 годах именно в двухфотонном канале распада хиггсовский бозон стал проступать наиболее сильно. Поскольку многие физики надеются на то, что в нашем мире реализуется сложный хиггсовский механизм, вполне естественно искать в двухфотонных распределениях и новые пики, новые отклонения от плавной зависимости по инвариантной массе — то есть новые хиггсовские бозоны.
И действительно, обе группы сообщили о намеках на существование нового резонанса с массой в районе 750 ГэВ, распадающегося на два фотона. В случае ATLAS этот пик вполне виден глазом (см. рис. 1), и его локальная статистическая значимость достигает 3,6σ. Однако при учете эффекта множественной выборки глобальная статистическая значимость проседает до 1,9σ. Это означает, что вероятность найти в случайных данных такой или более сильный всплеск хоть где-то в большой области инвариантных масс составляет около 5%.
Это само по себе не вызывало бы особого энтузиазма, если бы CMS ничего на этом месте не увидел. Но CMS тоже видит всплеск ровно там же, при 760 ГэВ. Из-за меньшей выборки данных статистическая значимость тут пониже: локальная 2,6σ и глобальная 1,2σ. Однако когда у нас есть два независимых детектора с двумя сигналами, которые четко попали друг на друга, эффект множественной выборки надо применять однократно сразу к суммарным данным. Этих объединенных чисел, разумеется, пока не было представлено, но оценка на глаз дает глобальную статистическую значимость около 3σ.
Рис. 3. Двухфотонное событие с инвариантной массой 745 ГэВ, зафиксированное на детекторе CMS. Слайд из доклада представителя коллаборации CMS
Отвечая на вопросы из зала, оба докладчика отметили, что эти пики не вступают в сильное противоречие с результатами Run 1. Любопытно, что это значение массы находится вблизи той границы, до которой обе коллаборации проверяли резонансы в данных Run 1. Однако предстоит провести тщательный анализ, чтобы узнать статистическую значимость отклонений при сложении и новых, и старых данных.
Таким образом, список загадок коллайдера пополняется новым, достаточно любопытным и очень желанным для физиков пунктом — двухфотонным всплеском при 750 ГэВ. Окончательных данных еще нет, но можно не сомневаться, что уже через неделю в архиве препринтов начнут появляться статьи теоретиков, объясняющих этот всплеск с разных точек зрения. Уж слишком соблазнительно вписывается этот сигнал в разнообразные теории.
В целом оба докладчика подчеркивали, что представленные в этих коротких сообщениях данные — это только вершина айсберга. В ближайшие месяцы будут завершены и станут полноценными статьями десятки анализов. А пока что следующая опорная дата — это середина марта, когда пройдет одна из ключевых конференций Moriond 2016, для которой, по традиции, экспериментаторы готовят новую подборку данных.
Примечания[]
Ссылки[]
Литература[]
|
Это незавершённая статья. Вы поможете проекту, исправив и дополнив её.
|
- Страница 0 - краткая статья
- Страница 1 - энциклопедическая статья
- Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Обнародованы первые результаты LHC Run 2 1», чтобы сохранить ее