Новые данные ATLAS по хиггсовскому бозону: интрига сохраняется

14 сентября 2015

Коллаборация ATLAS обновила данные по распаду хиггсовского бозона на два фотона и на пару Z-бозонов. Подтверждается самый громкий результат LHC — существенное превышение двухфотонного распада по сравнению со Стандартной моделью. Обнаружились также нестыковки в массе бозона Хиггса, но они объясняются, по-видимому, статистической флуктуацией и вовсе не свидетельствуют о том, что коллайдер «видит» два бозона Хиггса.

Изучение хиггсовского бозона: краткая предыстория

4 июля 2012 года на специальном семинаре в ЦЕРНе было объявлено об открытии хиггсовского бозона на Большом адронном коллайдере. Эта частица — отголосок нарушения электрослабой симметрии — кардинального преобразования нашей Вселенной, случившегося в эпоху ее «горячей юности» — была предсказана теоретиками еще полвека назад. Но только сейчас, спустя десятилетия поисков в самых разных экспериментах, ее существование было надежно установлено. С полным правом можно сказать, что в физике частиц завершилась эра поисков бозона Хиггса и началась эпоха его всестороннего изучения.

Изучать хиггсовский бозон нужно для того, чтобы выяснить, из какой именно разновидности хиггсовского механизма он возникает. А это, в свою очередь, должно рассказать о том, каково глубинное устройство нашего мира, какая именно из многочисленных гипотез Новой физики имеет отношение к реальности. Именно поэтому обнаружение бозона Хиггса является не концом, а только началом научной программы по его исследованию.

Вот основные вопросы, на которые физики хотят получить ответы в экспериментах на Большом адронном коллайдере:

 

По состоянию на лето 2012 года сложилась такая картина.

 

Дополнительные подробности см. на страничках Поиск бозона Хиггса: результаты и Изучение бозона Хиггса, а также в новости Хиггсовский бозон: открытие и планы на будущее. Ссылки на первые обзоры по физике хиггсовского бозона на LHC можно найти в наших коротких новостях.

Летние результаты были основаны на статистике, накопленной за 2011 год (интегральная светимость примерно 5 fb–1 на энергии протонных столкновений 7 ТэВ) и за первые месяцы работы 2012 года (примерно 6 fb–1 на энергии 8 ТэВ). Однако в дальнейшем коллайдер набирал статистику всё более ударными темпами: за лето и осень было накоплено еще примерно 15 fb–1. Поэтому ожидалось, что обе коллаборации — CMS и ATLAS — ближе к концу года выступят с обновленными данными. Если в них отклонения от Стандартной модели будут по-прежнему велики, а погрешности уменьшатся, то это будет сильным свидетельством в пользу того, что Новая физика наконец-то найдена.

В ноябре в Японии прошел крупный симпозиум по физике на адронных коллайдерах. Оба эксперимента представили тамобновленные данные по хиггсовкому бозону, однако самые интересные каналы распада (два фотона и в случае ATLAS еще и ZZ) обновлены не были. Можно было предположить, что коллаборации либо обнаружили что-то новое и интересное, либо столкнулись с какими-то трудностями. Так или иначе, исследовательские группы решили не торопиться и лишний раз себя перепроверить.

Новые данные ATLAS

13 декабря, после примерно месячного ожидания, были обнародованы новые результаты коллаборации ATLAS на статистике 13 fb–1 (плюс данные 2011 года). Доклады представителей этого эксперимента прозвучали в рамках Мини-программы по идентификации бозона Хиггса в Институте теоретической физики им. Кавли, а также на традиционномдекабрьском семинаре в ЦЕРНе, на котором подводились итоги работы LHC в прошедшем году. На странице научных результатов ATLAS также появились технические статьи с подробными графиками и описанием.

Новые результаты, касающиеся распада на два фотона (H → γγ), таковы:

К списку статей