На Большом адронном коллайдере, возможно, обнаружены следы бозона Хиггса

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 с 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 некой 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 т