Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Новости LHC
Мониторы LHC
Результаты, полученные на LHC
LHC в работе
Устройство и задачи LHC
Физика элементарных частиц
Галерея
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Архив журнала «Химия и жизнь» за 40 лет!

На 4 CD или 1 DVD





Главная / LHC / Новости LHC

Новости Большого адронного коллайдера

Новости LHC по рубрикам: Детектор ATLAS - Детектор CMS - Детектор ALICE - Детектор LHCb - Прочие эксперименты на LHC - Результаты Тэватрона - Запуск и работа LHC - Технические аспекты LHC - Планы на будущее - Модернизация LHC - Ускорительные и детекторные технологии - Хиггсовский бозон - Суперсимметрия - Проверка Стандартной модели - Поиск Новой физики - Ядерные столкновения - Свойства адронов - Конференции и доклады - Обзоры - Ссылки - Методы обработки данных - LHC в СМИ - ЦЕРН - Образовательные проекты - Персоналии


Физики спорят о статистической значимости двухфотонного пика при 750 ГэВ

Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

15 декабря коллаборации CMS и ATLAS обнародовали первые результаты сеанса Run 2 и, среди прочего, предъявили намеки на неожиданный всплеск в двухфотонных событиях при 750 ГэВ. Это сообщение вызвало беспрецедентный шквал теоретических публикаций. Поток работ идет до сих пор, но сейчас, кроме многочисленных вариантов объяснения отклонения, физики обсуждают и технические аспекты самих данных.

Один их них — это вопрос, насколько корректно оценен фон Стандартной модели и, как следствие, насколько достоверна заявленная экспериментальными коллективами величина статистической значимости всплеска (напомним, что у ATLAS локальная статистическая значимость превышает 3σ). Две недели назад появилась статья arXiv:1601.03153, авторы которой утверждают, что при более свободном выборе функций для описания фона статистическая значимость может существенно снизиться. Иными словами, авторы высказывают подозрение, что ATLAS недооценил пресловутую погрешность моделирования.

Эти выводы, однако, оспаривает другая статья, появившаяся буквально на днях (arXiv:1601.07330). В ней тоже искалась функция, дающая наилучшее приближение к данным ATLAS с учетом большей свободы при описании фона, однако статистическая значимость оказывается близкой к числам ATLAS. Автор этой статьи считает, что работа двухнедельной давности неправомерно выбросила из рассмотрения те интервалы масс, где не было зафиксировано пока ни одного события.

Как бы то ни было, все эти упражнения не могут претендовать на замену оценки, приведенной ATLAS. Они скорее представляют собой рекомендации для экспериментальных групп относительно того, что им надо еще учесть в более аккуратном анализе. Новые числа будут, вероятно, озвучены в марте, в сезон весенних конференций, и, безусловно, в августе, на ключевой конференции года ICHEP-2016.


CMS отчиталась о поисках тяжелых WH-резонансов

Загадки LHC. WH-пик при 1,8 ТэВ на CMS

Коллаборация CMS завершила поиск гипотетических тяжелых резонансов, распадающихся на WH-пару; окончательные результаты опубликованы в статье arXiv:1601.06431. Для этого анализа из всей статистики сеанса Run 1 отбирались события совместного рождения W-бозона, который затем распадался на лептоны, и хиггсовского бозона с последующим распадом по доминирующему каналу на b-анти-b-пару. При этом обе частицы, W и H, должны были быть высокоэнергетичными, такими, чтобы их инвариантная масса превышала 1 ТэВ. Всплеск в распределении по инвариантной массе указывал бы на неизвестную тяжелую частицу-резонанс.

Этот анализ тянется еще с 2014 года, и примечателен он тем, что в предварительных данных действительно обнаружилось некое подобие всплеска. При инвариантной массе 1,8 ТэВ было зарегистрировано сразу три события, хотя по предсказаниям Стандартной модели даже одно было маловероятным (см. подробности на страничке WH-пик при 1,8 ТэВ на CMS). Нынешняя публикация завершает этот длительный анализ. После тщательных проверок статус-кво этой загадки сохранился: результаты остались прежними, статистическая значимость отклонения не изменилась. Теперь ситуация сможет существенно поменяться только после набора и анализа новых данных в рамках сеанса Run 2.


ATLAS выполнил нехарактерный для себя поиск сверхредкого процесса

Пример трехмюонного события, прошедшего отбор

Отклонения от Стандартной модели, которые физики так хотят обнаружить на LHC, способны проявиться не только в высокоэнергетичных процессах, но и в виде тонких эффектов в распадах легких частиц. На днях коллаборация ATLAS выпустила статью, в которой рассказывает о поиске необычного распада тау-лептона на три мюона. После тщательного отбора в проанализированной статистике таких событий обнаружено не было.


Набор данных на LHC возобновится в конце апреля

В декабре Большой адронной коллайдер был остановлен на зиму. Сейчас он по-прежнему законсервирован, и выход из этого режима займет еще пару месяцев. Департамент ЦЕРНа по работе с пучками (Beam Department) представил подробное расписание работы в 2016 году как самого LHC, так и всей цепочки предварительных ускорителей (см. файлы LHC Schedule 2016 и 2016 Injector Accelerator Schedule).

В соответствии с этими расписаниями в первую неделю февраля будет запущен источник протонов и самый первый ускоритель Linac3. В течение последующих трех недель будут закрыты и подготовлены к работе все остальные предварительные ускорители, включая SPS, последний «перевалочный пункт» протонов на пути в основное кольцо LHC. В начале марта протонный пучок будет постепенно проходить всё дальше по этой цепочке, и на каждом этапе будут выполняться многочисленные технические проверки оборудования.

Тем временем в начале марта проснется от зимней спячки основной ускоритель Большого адронного коллайдера. Предполагается, что в конце марта, после двух-трех недель тестирования оборудования в холостом режиме, пучки наконец-то начнут циркулировать в LHC. Затем потребуется примерно месяц на отладку ускорителя в рабочем режиме, но без столкновений, и завершится она недельным сеансом «пучковой чистки» вакуумных труб. Если всё будет в порядке, то в последнюю неделю апреля начнутся протонные столкновения и набор научных данных.

В целом, протонные столкновения, перемежаясь с короткими техническими паузами, будут вестись в течение года вплоть до конца октября. Ноябрь традиционно отводится для специального сеанса работы с тяжелыми ядрами. В этом году он пройдет в асимметричном режиме протон-ядерных столкновений, как это уже делалось в начале 2013 года, перед двухлетней остановкой коллайдера. Такой режим поможет еще лучше понять, как меняются условия столкновения и их результаты при переходе от протонов к ядрам.

Ход запуска коллайдера, как обычно, можно будет свободно отслеживать через специальные онлайн-мониторы LHC.


Аномалия при 2,9 ТэВ не получила подтверждения

Распределение событий рождения электрон-позитронной пары в детекторе CMS по инвариантной массе пары
Загадки LHC. Событие при 2,9 ТэВ

Несколько месяцев назад коллаборация CMS сообщила о наблюдении события с аномально энергетичной (2,9 ТэВ) электрон-позитронной парой. С тех пор статистики набралось гораздо больше, но подобные события не повторялись. Поэтому и здесь о статистически значимых отклонениях от предсказаний Стандартной модели говорить не приходится.


ATLAS видит отклонение, напоминающее заряженный бозон Хиггса

Ограничение сверху на сечение процесса, полученное в эксперименте ATLAS
Загадки LHC. Заряженный бозон Хиггса

Хотя «основной» бозон Хиггса был открыт три года назад, физики продолжают искать дополнительные хиггсовские бозоны, в том числе и экзотические, — например, заряженные. На днях коллаборация ATLAS выпустила статью, в которой описано возникшее в изученной статистике отклонение от Стандартной модели. Однако если учесть, что CMS в аналогичном поиске сигнала не видит, к этому результату пока нужно относиться настороженно.


Многоканальный анализ ставит под сомнение реальность пика при 2 ТэВ

Сравнение экспериментальных данных по рождению WZ-пары со Стандартной моделью в области инвариантных масс от 200 до 2500 ГэВ
Загадки LHC. WZ-пик при 2 ТэВ

Одним из самых любопытных результатов первого сеанса работы Большого адронного коллайдера стало подозрительное отклонение от предсказаний Стандартной модели, обнаруженное при изучении парного рождения W и Z-бозонов, распадающихся по адронному каналу: в районе 2 ТэВ был заметен подозрительный пик в распределении по инвариантным массам этой пары. Однако проведенный затем систематический поиск двухбозонных резонансов с учетом всех каналов распада бозонов заставил сильно усомниться в реальности этого отклонения.


Анализ полной статистики Run 1 подтверждает аномалию в распаде B → Kμμ

Загадки LHC. Распад b-кварка на s-кварк и мюоны

С распадами B-мезонов связано сразу несколько загадок, выявленных в первом сеансе работы коллайдера LHC Run 1. Одна из них касается распада b-кварка на s-кварк и мюонную пару. Начиная с 2013 года коллаборация LHCb видит отличия от теоретических предсказаний в двух схожих распадах, вызванных этим кварковым превращением: \(B_s \to \phi\mu\mu\) и \(B \to K^*\mu\mu\).

В обоих распадах отличия экспериментальных данных от предсказаний достаточно существенные, на три с лишним стандартных отклонения. К тому же они выдерживают проверку временем. Так, в 2013 году, когда в обоих распадах обнаружились аномалии, была обработана всего лишь треть накопленных данных. Но полгода назад, завершив анализ распада \(B_s \to \phi\mu\mu\) по всей статистике Run 1, коллаборация LHCb сообщила, что расхождение с теорией не только не исчезло, но даже усилилось. Подробный рассказ об этой ситуации см. в новости LHCb подтверждает еще одно отклонение в распадах Bs-мезонов.

На днях коллаборация LHCb завершила полный анализ и второго распада, \(B \to K^*\mu\mu\); статья с результатами работы появилась в архиве е-принтов в середине декабря (Angular analysis of the B0→K∗0μ+μ decay). Результаты оказались воодушевляющими: отличие от Стандартной модели не просто сохранилось, а усилилось до 3,4σ. Более того, если раньше речь шла лишь об отклонении в одной из 24 угловых характеристик, то теперь расхождение в 3,4σ относится к глобальному анализу всей угловой зависимости. Чуть более конкретно, оно показывает, насколько сильно в сторону нужно увести один из теоретических параметров, чтобы вся предсказанная угловая зависимость в целом стала согласовываться с экспериментальными данными.

Таким образом, распад b → sμμ показывает одну из самых сильных несостыковок между данными и предсказаниями Стандартной модели. Вызвано ли это отклонение какой-то неучтенной погрешностью или же оно является указанием на Новую физику — остается одним из самых острых вопросов физики элементарных частиц.


Многоструйные события при 13 ТэВ не принесли сюрпризов

Событие рождения 12 жестких струй с большим поперечным импульсом в детекторе CMS

Большинство результатов нового сеанса работы коллайдера, представленных 15 декабря на семинаре в ЦЕРНе, несли пометку «предварительные». Однако по одному классу процессов — жестким многоструйным событиям — анализы уже были завершены, и еще до памятного семинара коллаборации ATLAS и CMS опубликовали результаты. Ничего сильно необычного в них пока не обнаружено.


Познакомьтесь с церновскими роботами!

Информационная служба CERN Updates выпустила небольшой материал, посвященный разнообразным роботам, выполняющим в ЦЕРНе целый спектр технических работ — начиная от транспортировки тяжелых грузов и заканчивая проверкой радиационного уровня помещений и перезагрузкой магнитных лент для записи поступающих с коллайдера данных. Обратите также внимание на симпатичный видеоролик в конце материала про приключения робота в ЦЕРНе.


Рольф-Дитер Хойер передает руководство ЦЕРНом Фабиоле Джанотти

Как сообщает пресс-офис ЦЕРНа, 18 декабря, на 178-м заседании Совета ЦЕРНа, Рольф-Дитер Хойер покинул пост Генерального директора, передав руководство ЦЕРНом Фабиоле Джанотти. Имя Рольфа-Дитера Хойера, занимавшего эту должность с 2009 года, прочно ассоциируется с двумя важными достижениями ЦЕРНа. Во-первых, это безупречный в техническом плане сеанс Run 1. Именно при нем Большой адронный коллайдер восстановился от аварии 2008 года и успешно проработал три полноценных года, перевыполнив план-минимум. Во время этого этапа был открыт хиггсовский бозон и выполнены многие ключевые измерения.

Во-вторых, Хойер с первых же дней своего управления ЦЕРНом ратовал за максимальную информационную открытость для широкой публики. Благодаря этой политике все статьи с научными результатами LHC находятся в открытом доступе, текущее состояние коллайдера может свободно отслеживаться через онлайн-мониторы, а материалы ежедневных технических встреч с беспрецедентно подробным обсуждением технических аспектов и проблем доступны для просмотра всем интересующимся.

Фабиола Джанотти — также одна из ключевых фигур ЦЕРНа в последние годы. С 2009-го по 2013 год она была официальным представителем коллаборации ATLAS, а в 2012 году стала известна и широкой публике, когда на историческом семинаре в ЦЕРНе от имени коллаборации ATLAS и в паре с представителем CMS она объявила об открытии хиггсовского бозона на LHC. В конце 2012 года журнал Time отметил ee как одного из главных кандидатов в номинации «Персона года». Фабиола Джанотти была также среди представителей ЦЕРНа, которым в 2013 году была вручена премия Special Breakthrough Prize от фонда Юрия Мильнера. В том же году она была выбрана и в Научный совет ООН.

Остается только пожелать, чтобы именно на период ее руководства ЦЕРНом пришлось открытие Новой физики и, как следствие, начало нового этапа развития физики элементарных частиц.


ЦЕРН выпустил дополнение по поводу двухфотонного сигнала

Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

На прошлой неделе, 15 декабря, коллаборации ATLAS и CMS рассказали о первых результатах нового сеанса работы коллайдера и, в частности, упомянули любопытное отклонение в двухфотонном канале при 750 ГэВ. На следующий же день в архив препринтов хлынул поток теоретических статей, в которых это отклонение рассматривалось как новая частица и объяснялось в рамках разнообразных моделей Новой физики.

Видимо, этот неожиданный шквал работ побудил руководство ЦЕРНа выпустить 16 декабря специальное пояснение по поводу нового результата. В нем еще раз сообщается, что ни о каком открытии речь даже близко не идет. Более того, прямым текстом сказано, что данные каждого эксперимента, взятые по отдельности, не противоречат Стандартной модели. Коллаборации анализируют сотни распределений, и вполне вероятно, что в некоторых из них будут наблюдаться отклонения чисто за счет статистических эффектов. Для какого-либо более определенного утверждения потребуется набрать в несколько раз больше статистики, что будет сделано только в 2016 году.

Хотя это напоминание отражает, по сути, весь предыдущий опыт экспериментальной физики элементарных частиц, трудно представить себе, чтобы в нынешней ситуации оно оказало какое-то влияние на поток теоретических публикаций.


Теоретики бросились объяснять новый двухфотонный пик на LHC

Области значений двухфотонной и двухглюонной ширин новой гипотетической частицы
Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

15 декабря коллаборации ATLAS и CMS сообщили о намеках на новый двухфотонный резонанс, обнаружившихся в данных 2015 года. И первый же день после этого сообщения принес сразу десять новых теоретических статей, обсуждающих природу этого пика в предположении, что это не статистическая флуктуация, а реальный резонанс.


Обнародованы первые результаты LHC Run 2

Распределение двухфотонных событий по инвариантной массе

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, а ATLAS обнародовал также весь цикл предварительных результатов.


Прямая трансляция семинара в ЦЕРНе: первые результаты Run 2

Начинается прямая трансляция семинара ATLAS and CMS physics results from Run 2, на котором две ведущие коллаборации ЦЕРНа обнародуют первые результаты нового сеанса работы коллайдера на энергии 13 ТэВ.


Первые результаты LHC Run 2 обнародуют 15 декабря

Если вы следите за работой Большого адронного коллайдера, отметьте в своем календаре дату 15 декабря. В этот день в ЦЕРНе состоится специальный семинар, на котором коллаборации CMS и ATLAS озвучат долгожданные первые результаты нового сеанса работы коллайдера на энергии 13 ТэВ. Скорее всего, будет также вестись прямая трансляция семинара через онлайн-сервис webcast.

В этом году была накоплена довольно небольшая статистика протонных столкновений: примерно в пять раз меньше той, что была набрана в 2010–2012 годы в рамках сеанса Run 1. Однако переход на энергию 13 ТэВ резко повысил вероятность самых интересных столкновений — тех, в которых могут рождаться новые тяжелые гипотетические частицы. Большой адронный коллайдер нашел уже в данных Run 1 несколько любопытных отклонений от Стандартной модели, которые могли бы стать первыми намеками на такие частицы (их список и обсуждение см. на страничке Загадки коллайдера). Сейчас физики с нетерпением ожидают вердикта, который вынесут коллаборации на основании уже этого небольшого объема данных. Какие именно результаты будут обнародованы 15 декабря, какие именно загадки будут закрыты или, наоборот, усилятся — пока неизвестно.


Физики обсуждают научные перспективы будущего коллайдера на 100 ТэВ

На днях в архиве е-принтов появился обстоятельный обзор Prospects for Higgs physics at energies up to 100 TeV, посвященный изучению свойств хиггсовского бозона на будущем адронном коллайдере с энергий столкновений 100 ТэВ. Такой грандиозный проект находится пока лишь в стадии задумки. Однако физики очень серьезно рассматривают этот вариант дальнейшего развития ускорительной физики частиц, и главной движущей силой здесь является ЦЕРН. В 2013 году в ЦЕРНе была запущена программа по изучению возможностей таких коллайдеров, а в 2014 году прошли сразу две конференции, посвященные научным и техническим аспектам такой установки.

Чтобы этот проект перерос в реальную установку, физикам требуется вначале изучить его научные перспективы и продемонстрировать, что он действительно имеет значительные шансы привести к новому прорыву в нашем понимании микромира. Вышедший на днях обзор посвящен одной конкретной научной задаче — доскональному изучению свойств хиггсовского бозона и поиску новых бозонов. Нынешние данные LHC допускают, что новые, экзотические бозоны Хиггса существуют, но только коллайдеру пока не хватило энергии для их обнаружения.

Кроме того, даже если 100 ТэВ будет недостаточно для открытия каких-то новых частиц, детальное изучение связи хиггсовского бозона с другими частицами позволит увидеть Новую физику (напомним, что пара таких намеков есть уже и сейчас). Однако в этом случае сравнимую научную пользу могут принести и другие варианты хиггсовской фабрики. Поэтому исследователям надо внимательно изучить научный потенциал каждого проекта, чтобы сделать оптимальный выбор.

Упомянем также, что чуть раньше в архиве вышла статья Physics Opportunities of a 100 TeV Proton-Proton Collider, в которой дается беглый, но очень широкий обзор физической программы, доступной для изучения на будущем 100-ТэВном протонном коллайдере.


LHC перешел к столкновениям тяжелых ядер

Работа Большого адронного коллайдера в 2015 году в режиме протонных столкновений завершилась 2 ноября. За это время была накоплена полная светимость 4,2 fb−1 на детекторе ATLAS и 4 fb−1 на CMS, что чуть меньше, чем было изначально запланировано на этот год. После нескольких недель подготовки и отладки 25 ноября коллайдер перешел к режиму столкновений ядер свинца при энергии столкновений 6,37 ТэВ в расчете на одну протонную пару (или 2,51 ТэВ в расчете на нуклонную пару). Эта энергия почти вдвое превышает энергию прошлого ядерного сеанса работы коллайдера. Новые данные позволят изучить свойства плотной и горячей ядерной материи при недоступных ранее давлениях и температурах.

Сейчас коллайдер работает уже с 426 сгустками ионов в каждом пучке, и данные столкновений накапливаются всеми четырьмя детекторами. В этом режиме коллайдер проработает примерно месяц, после чего будет остановлен на рождественские каникулы.

Поскольку физики хотят не просто изучать столкновения ядер, а сравнивать их со столкновениями протонов той же энергии, требуется провести предварительные сеансы столкновений протонов как раз на энергии 2,51 ТэВ (вместо нынешнего максимума 6,5 ТэВ). Несколько таких сеансов было проведено в середине ноября в рамках подготовки к «ядерному» режиму работы коллайдера.

Что касается результатов ядерных столкновений во время сеанса Run 1, то их сводку и обсуждение можно найти в недавнем обзоре Heavy-ion collisions at the Large Hadron Collider: a review of the results from Run 1, посвященном как раз этой теме.


Вышел обзор по сверхсильным магнитам для будущих коллайдеров

В журнале Annual Review of Nuclear and Particle Science вышел обзор, посвященный прогрессу в задаче создания сверхпроводящих магнитов для коллайдеров нового поколения. Ожидается, что в этих коллайдерах частицы (протоны или мюоны) будут разгоняться до очень больших энергий. Их придется удерживать на орбите сверхсильным магнитным полем, которое будут создавать сверхпроводящие магниты нового поколения. Сейчас рекордное магнитное поле, используемое в реально действующем ускорителе (LHC), составляет 8 тесла. Для будущих проектов физики-ускорительщики запрашивают поля в 15 тесла и даже выше. При этом такие поля должны быть стабильны и однородны по всему объему, а сами магниты должны будут работать многие годы в условиях сверхжесткой радиации.

Технология, по которой сделаны магниты LHC, не позволяет подняться выше 10 Тл. Для работы на 15 Тл потребуются магниты на основе материала Nb3Sn (ниобий-олово). Работа с еще более сильными полями, около 20 Тл и выше, потребует, по всей видимости, перехода к высокотемпературной сверхпроводимости. Сейчас ведется длительная программа по разработке таких магнитов, и продлится она еще не один год (и даже, вероятно, не одно десятилетие). Пока что цель — продемонстрировать первую рабочую и не слишком затратную версию технологии создания ускорительных магнитов на 15–16 тесла.

Для примера, даже относительно скромные в этом отношении квадрупольные магниты с широкой апертурой, предназначенные для будущего этапа LHC с высокой светимостью, разрабатывались в рамках проекта LARP целое десятилетие. Успешное завершение этого проекта в 2014 году стало важным шагом на этом пути и тоже описано в обсуждаемом обзоре.


Опубликован отчет Форума по вычислительным технологиям в физике частиц

Вычислительные технологии играют ключевую роль в современной экспериментальной физике частиц. Это и управление техникой, и обработка полученных данных, и моделирование с помощью компьютерных псевдоэкспериментов, и визуализация результатов. Вычисления — это не только «железо», не только софт, но и люди. На тот же Большой адронный коллайдер ежегодно приходят сотни новых людей. Как правило, это студенты и аспиранты, и их нужно обучать работе с техникой, обработке и анализу данных. Взаимодействие между разными экспериментами, разными группами пользователей и разными поколениями физиков накладывает свои требования.

Научное сообщество в физике частиц уже давно склонялось к мысли, что стратегия развития вычислительных технологий должна быть унифицирована, по крайней мере в рамках этой области науки, и должна учитывать все эти требования. Это подчеркивалось в многочисленных отчетах, например в отчете Snowmass-2013.

В 2014 году эти обсуждения вышли на новый уровень: был организован международный вычислительный форум High Energy Physics Forum for Computational Excellence. В рамках этого движения были созданы рабочие группы, которые изучали текущую ситуацию в различных сферах применения компьютинга в физике частиц и указывали на точки будущего роста.

На днях в архиве е-принтов появился пространный обзор трех рабочих групп этого движения (программное обеспечение, библиотеки и утилиты, системы и железо), суммирующий работу свыше тысячи специалистов из сотен научных институтов. Обзор задаст направления развития для IT-отделов в организациях, связанных с физикой частиц.


Завершен первый этап проекта HL-LHC

Логотип проекта HiLumi LHC

В середине 2020-х годов Большой адронный коллайдер перейдет к новому режиму работы — HL-LHC (LHC на повышенной светимости). Модернизация коллайдера должна существенно увеличить светимость и ускорить темпы набора статистики столкновений. В ЦЕРНе прошла итоговая конференция, посвященная завершению первого этапа этой модернизации — пятилетней кампании по разработке новых технологий для HL-LHC. На следующем этапе начнется прототипирование установок, размещение предварительных заказов в фирмах и проверка результатов.


ATLAS разрабатывает методику анализа тяжелых широких струй

Загадки LHC. WZ-пик при 2 ТэВ

На днях в архиве е-принтов появилась большая статья коллаборации ATLAS, которая, хоть и посвящена чисто техническому аспекту обработки данных, может сыграть важную роль в поиске Новой физики. В частности, она поможет прояснить недавний загадочный результат, намекающий на существование неизвестной сверхтяжелой частицы с массой 2 ТэВ.

В статье представлен подробнейший анализ того, как опознавать быстрые W-бозоны по их адронным распадам. Проблема тут вот в чем. W-бозоны и их нейтральные аналоги Z-бозоны — это частицы-переносчики слабого взаимодействия. Для экспериментов на LHC они являются рабочими лошадками в самых разных поисках Новой физики. Оба этих бозона могут иногда распадаться на лептоны — и тогда их видно более-менее хорошо. Но чаще они распадаются на адроны, и в этом случае их приходится отделять от огромного адронного фона.

Если W-бозон вылетает с не слишком большой скоростью, то адронный распад виден в детекторе по двум адронным струям. Современные методики анализа столкновений успешно такие события анализируют и идентифицируют в них W-бозон. Однако если W-бозон родился сразу с околосветовой скоростью, то две отдельные струи в его распаде сливаются в одну, но широкую, — просто потому, что все продукты распада в среднем летят вперед. И вот с такими струями предыдущие алгоритмы не справлялись. Это большое упущение, потому что быстрые W-бозоны могут легко рождаться в распадах гипотетических тяжелых частиц.

В прошлом году теоретики предложили новый метод анализа данных, который реагирует на широкие адронные струи и использует их внутреннюю структуру. Совсем недавно коллаборации ATLAS и CMS взяли этот метод на вооружение для поиска новых тяжелых частиц и, независимо друг от друга, обнаружили неожиданный всплеск при массе 2 ТэВ. И хотя это очень воодушевило теоретиков, были и осторожные замечания, что методика еще сырая и ее следует вначале тщательно обкатать.

Именно это, по сути, и было проделано в новой технической работе ATLAS. Коллаборация описала и проанализировала несколько методов идентификации и «просеивания» широких адронных струй, которые помогут более надежно опознавать быстрые W-бозоны, распадающиеся адронным образом, и измерять их энергию. Поскольку это была техническая статья, никаких новых громких результатов представлено не было. Но зато накопленный здесь опыт позволит в дальнейшем более надежно искать Новую физику.


Заработал интернет-домен верхнего уровня .cern

Как сообщает вебсайт ЦЕРНа, на днях заработал интернет-домен верхнего уровня .cern, выделенный регламентирующей организацией IANA специально для этой организации. Визитная карточка нового домена — home.cern, главная страница ЦЕРНа; правила регистрации доменов второго уровня в этой зоне можно найти на соответствующей странице.

Раньше церновский вебсайт был привязан к доменному имени Швейцарии, что совсем не отражало реальную роль Европейской лаборатории по ядерным исследованиям. Переход на собственное доменное имя подчеркивает наднациональный статус этой межправительственной организации, которая насчитывает уже 21 полноправную страну-участницу и десятки ассоциированных с ней стран.

Стоит, впрочем, отметить, что отдельное доменное имя для ЦЕРНа не стало каким-то особым исключением. Сейчас ICANN уже одобрил заявки на более чем тысячу новых доменных имен, которые постепенно начнут входить в обиход в ближайшие месяцы и годы.


CMS измерил сечение рождения топ-кварковых пар

Сечение рождения топ-кварковых пар

После начала второго сеанса работы Большого адронного коллайдера физики получили возможность в очередной раз проверить уже изученные ранее процессы. Происходит своего рода «переоткрытие Стандартной модели». На днях вышла статья коллаборации CMS с результатом измерения сечения рождения топ-кварк-антикварковых пар. Никаких неожиданностей в ней нет: в пределах погрешностей данные совпали с теоретическими предсказаниями.


LHCb заметил противоестественный распад прелестного бариона

Прелестные адроны, то есть частицы, имеющие в своем составе тяжелый b-кварк, преподнесли физикам уже немало загадок и просто любопытных результатов. Такое разнообразие возникает потому, что b-кварк может распадаться на любые другие кварки, кроме, конечно, сверхтяжелого топ-кварка. Остальные, более легкие кварки внутри прелестного адрона просто играют роль наблюдателей: они ждут, когда распадется b-кварк, а потом группируются с продуктами его распада в новые адроны.

Однако если в адроне есть и другой нестабильный кварк, например, s-кварк, то, в принципе, он может распасться в опережение b-кварка. Тогда получится этакий противоестественный распад тяжелого адрона — не за счет «главного действующего лица», а за счет «наблюдателя».

Сравнение времен жизни элементарных частиц показывает, что s-кварк в составе адронов живет на три порядка дольше, чем b-кварк. Поэтому такой противоестественный распад должен быть редким, его вероятность оценивается на уровне тысячных долей или меньше. До сих пор такой распад никогда и нигде не наблюдался.

В прошлом году теоретики внимательно проанализировали этот процесс на примере распадов \(\Xi_b \to \Lambda_b \pi\) и пришли к выводу, что в этом случае он может и подрасти до процента и больше. Причина в том, что легкие кварки группируются внутри тяжелого бариона в дикварковую пару с определенными характеристиками, и эта группировка может усилить распад. Процент — это уже в пределах чувствительности детектора LHCb, который как раз занимается изучением распадов разных прелестных адронов. Воодушевившись этим предсказанием, коллаборация LHCb провела поиск такого распада и доложилась о результатах в своей недавней статье.

Коллаборация изучала один конкретный распад: \({\Xi}_b^- \to \Lambda_b^0 \pi^-\) с последующим распадом сначала \(\Lambda_b^0 \) на \(\Lambda_c^+\pi^-\), а затем \(\Lambda_c^+ \) на \(p K^-\pi^+\). Одно только упоминание такой длинной цепочки должно дать представление о том, настолько сложным было извлечение сигнала из всей накопленной статистики. Тем не менее, благодаря выдающимся инструментальным характеристикам детектора, это сделать удалось.

Коллаборация действительно увидела указания на существование такого распада. Правда, при статистической значимости в 3,2 стандартных отклонения это пока нельзя назвать открытием. Оценка вероятности такого распада — от четверти до половины процента. Подчеркнем еще раз, что это первый зарегистрированный случай, когда в прелестном адроне распался «не тот» кварк.


ATLAS и CMS видят адронный «хребет» на энергии 13 ТэВ

Величина корреляции между двумя адронами

В сентябре и октябре коллаборации, работающие на детекторах ATLAS и CMS выпустили статьи, посвященные изучению корреляций адронов, вылетающих в противоположные стороны, но примерно под одинаковыми азимутальными углами. Оба эксперимента надежно зарегистрировали наличие этого эффекта и изучили его свойства.


Эксперимент AWAKE в ЦЕРНе получит дополнительное финансирование

Как сообщает Nature News, на прошедшем в сентябре Совете ЦЕРНа было утверждено дополнительное финансирование для будущего церновского эксперимента AWAKE, который вступит в строй в 2017 году (см. также страницу эксперимента на Фейсбуке).

Это эксперимент по развитию принципиально новой ускорительной технологии. Эксперимент, нацеленный на будущее. В рамках него будет проверяться работоспособность технологии кильватерного ускорения электронов от протонного сгустка (см. также видеоролик). От нее физики ожидают прорыва не только при конструировании коллайдеров на большие энергии, но и в задаче создания дешевых и компактных промышленных и медицинских ускорителей. Тот факт, что ЦЕРН вкладывает в этот проект дополнительные ресурсы, подчеркивает его направленность не только на сиюминутные результаты, но и на отдаленное будущее, на период после 2030-х годов.


На LHC проходит специальный сеанс с расфокусированными пучками

В течение всей этой недели на Большом адронном коллайдере проходит специальный сеанс столкновений с расфокусированными пучками. Обычно коллайдер настраивается так, чтобы как можно сильнее сфокусировать пучки в точку столкновений. От этого резко повышается пространственная концентрация протонов, увеличивается вероятность их столкновений, а значит, возрастает темп набора данных. Однако при таком режиме невозможно изучать тонкие эффекты адронной дифракции, которая требует очень маленьких поперечных импульсов протонов.

Чтобы разглядеть эти тонкие эффекты, протоны перед столкновением должны идти максимально параллельно оси. Этого можно добиться, устранив сильную фокусировку; именно в таком режиме прямо сейчас и работает коллайдер. В технических терминах, параметр beta*, который показывает длину расхождения пучка, вместо полуметра сейчас увеличен до 90 метров. Вероятность столкновения при этом резко падает, но, поскольку сечение у адронных процессов и так очень большое, это не мешает набору статистики.

Такие короткие сеансы с расфокусированными пучками проводились и раньше. Благодаря ним эксперименты ATLAS, LHCb, и, в особенности, TOTEM измерили полные сечения pp-столкновений и изучили другие дифракционные процессы. Поскольку сейчас столкновения проводятся на рекордной энергии, новый сеанс позволит повторить эти измерения в недоступном ранее кинематическом диапазоне.


Коллайдер набрал половину от запланированной на этот год статистики

На Большом адронном коллайдере продолжается набор статистики протонных столкновений на рекордной энергии 13 ТэВ. Хотя сеанс LHC Run 2 стартовал еще в начале июня, темп набора данных все лето оставался очень низким. Так, к концу августа два основных детектора, ATLAS и CMS, набрали всего по 0,2 fb−1, то есть меньше процента от статистики всего предыдущего сеанса 2010–2012 годов (она составляла 5 fb−1 на энергии 7 ТэВ и 20 fb−1 на энергии 8 ТэВ).

Ситуация изменилась в середине сентября, когда коллайдер резко нарастил интенсивность пучков и стал набирать такой объем данных уже за пару дней. Благодаря этому, к настоящему моменту основные детекторы накопили уже по 2,5 fb−1, что составляет половину от запланированного на этот год объема данных. Подробную статистику по суммарной накопленной статистике и по каждому рабочему циклу коллайдера в отдельности можно найти на странице Accelerator Performance and Statistics.

Обратите также внимание, что ход работы коллайдера в реальном времени можно теперь отслеживать и на главной странице нашего проекта, через основной монитор LHC. Подробные пояснения того, что там изображено, см. на странице Онлайн-мониторы Большого адронного коллайдера.


Представлены объединенные результаты CMS и ATLAS по хиггсовскому бозону

Результаты измерения массы бозона Хиггса в двух разных каналах двумя разными экспериментами
Загадки LHC. Комбинация топ-антитоп-хиггс

На проходящей в эти дни в Санкт-Петербурге Третьей Международной конференции по физике на Большом адронном коллайдере LHCP2015 были впервые обнародованы совместные результаты ATLAS и CMS по свойствам хиггсовского бозона. Объединенные данные указывают на хоть сколько-нибудь заметные отклонения от предсказаний Стандартной модели только в одном канале рождения.


LHCb подтверждает проблему с лептонной универсальностью в распадах B-мезонов

Результаты измерений трех экспериментов на плоскости (R, R*)
Загадки LHC. Нарушение лептонной универсальности в распаде B→Dlν

Коллаборация LHCb продолжает внимательно изучать тонкие эффекты в распадах B-мезонов. На этот раз речь идет о полулептонных распадах, когда B-мезон распадается на D-мезон и пару «лептон+антинейтрино». Измеряя одну из характеристик этого распада, LCHb подтверждает замеченное ранее на других экспериментах отклонение от Стандартной модели.


Детектор ALICE изучает космические лучи высоких энергий

Месяц назад коллаборация ALICE опубликовала статью с совершенно нехарактерным для коллайдеров исследованием. В ней физики изучали частицы, рожденные не в столкновениях протонов, а прилетевшие сверху, родившиеся при бомбардировке космическими лучами земной атмосферы. И самое любопытное, что детектор не просто зарегистрировал такие частицы, а позволил получить интересную информацию о составе космических лучей.

Поскольку детектор ALICE находится под землей, до него долетают только мюоны — остальные частицы поглощаются горными породами мощностью в десятки метров. Если исходная частица космических лучей с большой энергией порождала широкий атмосферный ливень, до детектора долетал не один, а множество мюонов. За всё время работы было накоплено примерно 22 миллиона таких событий. Особенный интерес представляли события, когда детектор регистрировал одновременно свыше ста (!) мюонов (рекорд — 276 мюонов). Благодаря отличным инструментальным характеристикам детектора, их регистрация и измерение не представляли труда.

Моделирование показало, что такие многомюонные события могут порождаться лишь космическими лучами с энергией больше 1016 эВ, то есть чуть выше характерного излома в спектральном распределении под названием «колено». Наилучшее совпадение моделирования с данными отвечало гипотезе о том, что первичные частицы космических лучей таких энергий — это не протоны, а, скорее, тяжелые ядра, например железо. Таким образом, ALICE неожиданно становится участником международной программы по исследованию состава, а значит и происхождения, космических лучей высокой энергии.


Измерено рождение топ-кварков на энергии столкновений 13 ТэВ

Хотя в рамках сеанса Run 2 пока что накоплено и обработано очень мало статистики, меньше процента от данных Run 1, экспериментальные группы уже получают полезные результаты. Одна из самых простых для измерения и в то же время любопытных величин — энергетическая зависимость сечения рождения топ-кварков. Стандартная модель предсказывает сильный рост этого сечения, примерно в три раза при переходе от полной энергии столкновений 8 ТэВ к 13 ТэВ.

Первые предварительные результаты ATLAS и CMS находятся в полном согласии с этими ожиданиями. Погрешности пока что остаются большими, но в ближайшие месяцы они резко уменьшатся. Если тогда появится какое-то отличие от предсказаний Стандартной модели, это может свидетельствовать о новых тяжелых частицах, распадающихся на топ-кварки. Подробнее про эти результаты можно почитать в блоге Tommaso Dorigo.


ATLAS не прояснил ситуацию с распадом бозона Хиггса на мюон и тау-лептон

Загадки LHC. Распад бозона Хиггса на мюон и тау

Полгода назад коллаборация CMS огорошила физиков неожиданным наблюдением распада бозона Хиггса на мюон и тау-лептон, невозможного в Стандартной модели. Вероятность этого распада получилась чуть меньше одного процента, но статистическая значимость результаты была невелика — всего 2,4σ. Тем не менее теоретики с радостью взяли это сообщение на заметку и начали описывать его в рамках различных теоретических моделей с неминимальным хиггсовским сектором.

Разумеется, всех интересовало, что по этому поводу скажет другой многоцелевой детектор коллайдера, ATLAS. На днях эта группа наконец-то опубликовала свои результаты. Надо сказать, что этот распад не слишком «чистый», его следы приходится выцарапывать из довольно большого фона с помощью многоступенчатого отсева. Сравнение количества событий, прошедших этот отбор, с результатами моделирования показало некоторый избыток, но он оказался совсем небольшим. Если его интерпретировать как искомый распад бозона Хиггса на мюон и тау-лептон, то вероятность получается 0,72 ± 0,62%.

Этот результат слишком мало, всего на одно стандартное отклонение, отличается от нуля, поэтому сам по себе он вообще не свидетельствует ни о каком отклонении. Но он также вполне совпадает и с более точным результатом CMS. Если эти два измерения объединить, то статистическая значимость отклонения подрастет до 2,6σ. Таким образом, результат ATLAS не усиливает, но и не ослабляет интригу.

Стоит также добавить, что, когда коллаборация CMS искала этот распад, она анализировала разные распады тау-лептона — электронный и адронный, причем главный вклад в обнаруженный сигнал дал электронный распад. ATLAS же ограничился только адронными распадами. Данные по электронному распаду ATLAS не представил, поэтому не исключено дополнительное развитие ситуации в ближайшем времени.


ALICE измерил массы и энергии связи легких антиядер

Энерговыделение частицы на единицу длины траектории в зависимости от ее импульса

Коллаборация ALICE, работающая на Большом адронном коллайдере, набрала статистику легких антиядер, аккуратно измерила их массы и обнаружила совпадение, в пределах погрешностей, с массами ядер. Ей также удалось измерить энергии связи ядер антидейтерия и антигелия-3, что стало первым шагом в новом направлении ядерных исследований — «антиядерной» физике.


03.08.2015 | LHCЦЕРН | Комментарии (34)

Можно ли оценить общественно-экономический эффект от коллайдера?

Чистая экономическая выгода к 2025 году от LHC

Большой адронный коллайдер обладает не только непосредственной научной ценностью, но и значительной социальной и экономической отдачей. Однако до сих пор не было попыток оценить выгоду от существования БАК количественно. На днях появилась статья, авторы которой пытаются продемонстрировать, что минимальная количественная оценка этих параметров всё же возможна.


Коллайдер в сообщениях СМИ: краткий разбор июльских недоразумений

Знаменитое изображение одного из компонентов детектора CMS

Июль оказался богат на сообщения об открытиях Большого адронного коллайдера. На удивление столь же богатым оказался и список неверных утверждений, которыми многие СМИ сопровождали эти и другие новости. В этом кратком обзоре проанализированы наиболее популярные июльские недоразумения.


LHCb измерил новый распад прелестного бариона, но не смог решить давнюю загадку

Величина |Vub|, извлеченная из разных данных

Коллаборация LHCb сообщает о регистрации еще одного редкого распада прелестного бариона Λb — на протон и лептоны. Благодаря ему удалось по-новому взглянуть на превращение b-кварка в u-кварк — загадочный процесс, в котором уже давно существует необъяснимое расхождение между двумя методами измерения. Новый результат отдает четкое предпочтение одному методу и сильно расходится с результатами другого, но полностью проблему он не устраняет.


ALICE не видит многокварковые адроны

Дибарион

Среди многих задач, которые стоят перед учеными, работающими на Большом адронном коллайдере, есть и поиск многокварковых частиц, состоящих из четырех, пяти или большего числа кварков. Пару недель назад коллаборация LHCb отчиталась об открытии пентакварка. А недавно и коллектив ALICE опубликовал свой отчет о поиске адрона из шести кварков — дибариона.


ATLAS публикует макроанализ данных Run 1

Обычно исследовательские группы, обрабатывающие коллайдерные данные, выполняют параллельно сотни анализов, каждый из которых затем выливается в отдельную научную статью. Но время от времени эти работы объединяются в большие тематические обзоры результатов, которые представляют собой как бы срез всей информации, полученной коллаборацией по той или иной теме. Такие обзоры особенно уместны сейчас, когда подходит к концу обработка данных LHC Run 1.

Коллаборация ATLAS представила недавно два таких макроанализа, каждый объемом под сотню страниц. В статье Measurements of the Higgs boson production and decay rates and coupling strengths using pp collision data at √s = 7 and 8 TeV in the ATLAS experiment подводится итог всей программе изучения свойств хиггсовского бозона, выполненной этой коллаборацией (аналогичный отчет коллаборации CMS уже появился полгода назад). В другой обзорной статье, Summary of the searches for squarks and gluinos using √s = 8 TeV pp collisions with the ATLAS experiment at the LHC, сводятся воедино многочисленные поиски суперсимметрии, выполненные разными методами. Данные здесь были те же, что и раньше, однако такой метаанализ позволил выполнить статистическое объединение результатов и получить более сильные ограничения на суперсимметричные модели. В обеих работах делается вывод, что даже после объединения всех результатов по хиггсовским бозонам и по поиску суперсимметрии не наблюдается никаких статистически значимых отклонений от Стандартной модели.


Представлены первые результаты столкновений на энергии 13 ТэВ

Большой адронный коллайдер, запущенный в этом году на повышенной энергии, постепенно увеличивает свою интенсивность. К настоящему моменту накоплена очень скромная интегральная светимость 0,1 fb−1. Это меньше процента от статистики сеанса Run 1, и к тому же обработана пока что была лишь небольшая часть зарегистрированных столкновений. Тем не менее даже такой крошечный объем данных позволяет получить первую научную информацию о протонных столкновениях при недостижимой ранее энергии 13 ТэВ.

На днях коллаборация CMS опубликовала результаты изучения множественного рождения адронов на этой энергии. Регистрация адронов, измерение их количества и кинематических распределений — это самый первый процесс, который физики изучают при запуске коллайдера и наборе статистики. Иногда при этом даже обнаруживаются сюрпризы; как, например, в 2010 году, когда было накоплено намного меньше статистики, чем сейчас (см. новость Детектор CMS обнаружил необычные корреляции частиц, «Элементы», 22.09.2010).

Несмотря на очень скромную светимость, было зарегистрировано около 170 тысяч столкновений, что позволило достаточно точно измерить количество адронов, рождающихся в протонном столкновении, и построить их распределение по быстроте. Результаты были сопоставлены с предсказаниями численного моделирования, выполненного с учетом опыта коллайдера на более низких энергиях. Было обнаружено хорошее согласие без каких-либо сюрпризов, по крайней мере, в распределении по быстроте (упомянутые выше корреляции пока не обсуждались). Данные также позволили физикам отработать методы отбора данных и оценить различные систематические погрешности установки.


LHCb подтверждает еще одно отклонение в распадах Bs-мезонов

Рис. 1. Два распада-близнеца
Загадки LHC. Распад b-кварка на s-кварк и мюоны

Коллаборация LHCb обнародовала еще один любопытный результат: новый анализ распада Bs → ϕμ+μ подтверждает отклонение от Стандартной модели на уровне статистической значимости 3,5σ. Этот результат стал еще одним пунктом в постепенно растущем списке «претензий к Стандартной модели» со стороны коллайдера.


Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием

Один из двух возможных вариантов устройства пентакварка со скрытым очарованием

Коллаборация LHCb сообщает об обнаружении сразу двух адронов нового типа — пентакварков со скрытым очарованием. Обе частицы обнаружены при изучении распада \(\Lambda_b^0\)-бариона на тройку адронов J/ψKp. Статистическая значимость находки исключительно велика, 9σ и 12σ, а во втором случае резонансная природа структуры надежно подтверждена фазовым анализом. Это исследование резко активизирует уже притихшее было направление исследований в адронной спектроскопии — физику пентакварков.


В данных ATLAS и CMS наблюдается любопытное отклонение при 2 ТэВ

Распределение событий по инвариантной массе WH-пары в области выше 750 ГэВ
Загадки LHC. WZ-пик при 2 ТэВ

Коллаборации ATLAS и CMS в недавней серии публикаций отчитались о поиске тяжелых частиц-резонансов. Несмотря на то что никаких громких открытий они не принесли, отдельные наблюдения всё же вызвали заметный интерес. Так, обе группы сообщают об избытке событий с инвариантной массой около 2 ТэВ — правда, в двух разных каналах поиска.


ATLAS и CMS рассказывают о поисках гипотетических тяжелых частиц-резонансов

Распределение двухфотонных событий по инвариантной массе двух фотонов

За последние недели две крупнейшие коллаборации Большого адронного коллайдера, ATLAS и CMS, выпустили сразу несколько статей, посвященных поискам гипотетических частиц-резонансов. Ничего экстраординарного обнаружено не было, что в очередной раз позволило усилить ограничения на некоторые модели Новой физики.


12.06.2015 | LHCОбзоры | Комментарии (3)

Опубликована монография по результатам LHC Run 1

В издательстве Springer вышла коллективная монография The Large Hadron Collider: Harvest of Run 1 с обзором научных результатов первого сеанса работы Большого адронного коллайдера LHC Run 1. Сама книга не бесплатна, однако отдельные ее главы начали появляться в свободном доступе в архиве е-принтов. Сейчас уже доступны разделы, посвященные изучению сильных взаимодействий и топ-кварков, а также поискам суперсимметрии.


Новый сеанс работы коллайдера — стартовал!

Сегодня утром на Большом адронном коллайдере начался набор научных данных на полной энергии столкновений 13 ТэВ. Тем самым завершился двухлетний период модернизации и настройки коллайдера и официально стартовала собственно программа научных исследований в рамках нового трехлетнего сеанса Run 2.

В течение первого дня работы коллайдера на сайте ЦЕРНа будет вестись онлайн-репортаж. Как обычно, за работой коллайдера можно следить в реальном времени через онлайн мониторы OP Vistars. На главном мониторе отображается сводка основных систем и приводятся графики интенсивности и пучков, а также темп событий, регистрируемых детектором. Чуть более детальную информацию о текущем состоянии коллайдера можно найти на мониторе LHC Dashboard.

В первые сутки столкновения будут вестись всего с четырьмя протонными сгустками, поэтому светимость будет оставаться низкой, меньше тысячной от проектной светимости. Однако ближе к концу недели, когда в пучке будут циркулировать уже десятки сгустков, она возрастет как минимум на порядок.


LHC продолжает ограничивать модели темной материи

Среди целого зоопарка экзотических моделей, которые можно проверять с помощью Большого адронного коллайдера, есть широкий класс теорий, касающихся свойств темной материи. Многие физики серьезно рассматривают варианты сложного устройства «темного сектора», в котором постулируются не только сами частицы темной материи, но и новые силы, действующие между ними (в нашей недавней новости, несмотря на ее шуточность, есть доля правды). Варианты тут могут быть разные. Один из них — когда частицы-переносчики этих сил («темные бозоны») умеренно тяжелые, с массой в десятки ГэВ, но легче Z-бозона, и при этом способны распадаться на обычные лептоны. Если такие частицы родятся на коллайдере, то появляется шанс их обнаружить по таким лептонным распадам.

Простейший способ проверки таких моделей — это просто рождение лептонных пар (электрон-позитронных или мюон-антимюонных). Но в Стандартной модели этот процесс и так интенсивно идет за счет фотона или Z-бозона. Новый процесс, даже если и существует, может легко потеряться на этом фоне. Поэтому полезно найти другой процесс, в котором появление Z-бозонов или фотонов ослаблено, а появление темных бозонов — нет.

Такой процесс — это распад хиггсовского бозона на четыре лептона. В Стандартной модели он очень затруднен, его вероятность составляет сотую долю процента. Так происходит потому, что Z-бозоны довольно тяжелые и им трудно появиться в распаде бозона Хиггса. Для темных бозонов этого препятствия нет. Это значит, что распад хиггсовского бозона на темные бозоны с их последующим распадом на лептоны сможет еще лучше проверить реальность такой теории.

На днях коллаборация ATLAS выпустила статью с результатом изучения этого процесса. Группа отобрала все события с подходящими параметрами и сравнила их с предсказаниями Стандартной модели. Событий, прошедших отбор, оказалось очень немного — несколько десятков. Большинство из них были следами распада бозона Хиггса на два Z-бозона, другие — просто одновременным рождением двух Z-бозонов. Все распределения вполне согласовывались с численным моделированием, поэтому никаких указаний на темные бозоны извлечь из данных не удалось. Отсюда было установлено ограничение сверху на вероятность распада бозона Хиггса на темные бозоны — порядка нескольких тысячных долей процента (точное число зависит от модели).

Здесь полезно еще раз подчеркнуть любопытную особенность нынешних результатов. Раньше физики искали хиггсовский бозон сам по себе, и фоном тогда были «скучные» процессы, а желанным сигналом — бозон Хиггса. Сейчас же для многих поисков Новой физики хиггсовский бозон сам стал «скучным» фоновым процессом. Физики теперь ищут в данных что-то новое помимо знакомого уже бозона.


Первые столкновения на энергии 13 ТэВ запланированы на четверг

Подготовка коллайдера к новому сеансу работы подходит к знаковому событию. В согласии с текущим расписанием, утром в четверг 21 мая ожидаются первые столкновения протонов на рекордной энергии 13 ТэВ. Интенсивность пучков будет очень низкой, никаких новых открытий при этом не ожидается, но сам факт достижения такой энергии, ради которой, собственно, и строился коллайдер, будет символичным.

Напоминаем, что состояние коллайдера и многих его подсистем можно отслеживать в реальном времени через систему онлайн-мониторов OP Vistars. Главная страница мониторов, LHC Page 1, показывает текущее состояние пучков, а дополнительные технические подробности можно найти по ссылкам в выпадающем меню. Глобальная конфигурация коллайдера и планы на ближайший день-два отображаются на экране LHC Coordination.


Совместная статья CMS и LHCb опубликована в журнале Nature

Загадки LHC. Распад Bs-мезона на мюон-антимюонную пару

На днях в журнале Nature была опубликована совместная статья коллабораций CMS и LHCb, посвященная сверхредким распадам B-мезонов на мюон-антимюонную пару. В ней, в частности, сообщается об окончательном открытии этого распада для Bs-мезона и о подозрительном превышении вероятности такого распада для его более легкого собрата, B-мезона. Пресс-релиз об этой работе появился также на сайте ЦЕРНа, а сама новость прошла по многим СМИ.

Чтобы исправить возможное недоразумение, подчеркнем, что, несмотря на громкие заголовки, речь сейчас не идет о каком-то новом, неизвестном ранее результате. Новая публикация — это ровно та же статья Observation of the rare B0s→μ+μ decay from the combined analysis of CMS and LHCb data, которая была выложена в архив е-принтов полгода назад и про которую мы писали в новости Опубликованы окончательные результаты CMS и LHCb по сверхредким распадам B-мезонов. Изменилось лишь то, что эта статья прошла полный цикл рецензирования и сейчас с полным правом считается опубликованным научным результатом. Все численные результаты остались теми же, что и в предварительной версии статьи.


Наверх  |  следующая >>
 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия