Новости Большого адронного коллайдера

Когда на прошлой неделе были обнародованы новые данные Большого адронного коллайдера по хиггсовскому бозону, один из ключевых результатов так и не прозвучал. Коллаборация CMS не успела завершить подготовку новых данных по распаду бозона Хиггса на два фотона, самой интересной пока характеристике бозона. Напомним, что именно этот распад до сих пор сильно (почти в два раза!) превышал предсказания Стандартной модели. Статистическая значимость отличия была невелика, но его наличие сразу у двух групп, CMS и ATLAS, вселяло надежду на то, что обнаруженный хиггсовский бозон не совсем стандартный, что он станет первой ласточкой Новой физики.

Коллаборация ATLAS на прошлой неделе продемонстрировала новое измерение этого распада на основе всей статистики 2011–2012 годов. Измеренная интенсивность распада по сравнению со Стандартной моделью составила μ_γγ = 1,65^+0,34_–0,30 — слегка меньше, чем раньше, но всё равно заметно выше единицы.

В четверг CMS наконец-то сообщил и свой результат — и он стал для физиков ушатом холодной воды. В новых данных CMS не осталось никакого намека на превышение — оценка интенсивности этого распада колеблется около единицы. Иными словами, CMS сейчас утверждает, что распад на два фотона самый что ни на есть стандартный. Коллаборация решила для пущей надежности провести обработку данных двумя разными методами, но в обоих случаях результат находится вблизи единицы. В докладе коллаборации CMS для удобства были показаны бок о бок результаты обработки новых данных по двум методикам.

Такой резкий скачок вниз кажется поразительным. По сравнению с летом прошлого года статистика возросла в 2,5 раза, а значение сигнала «просело» почти в два раза. Так может случиться, только если в новой порции двухфотонных данных хиггсовских бозонов было исключительно мало. И действительно, по одной методике обработки результат для μ_γγ получается такой:

Данные 2011 года: 2,27^+0,80_–0,74; данные 2012 года: 0,94^+0,34_–0,32; общий результат: 1,11^+0,32_–0,30.

Другая методика дает еще меньший результат:

Данные 2011 года: 1,69^+0,65_–0,59; данные 2012 года: 0,55^+0,29_–0,27; общий результат: 0,78^+0,28_–0,26.

Налицо сразу две странности. Во-первых, результаты довольно сильно зависят от методики обработки данных, и такая ситуация не может считаться полностью удовлетворительной. Какому из результатов сейчас можно верить, непонятно.

Во-вторых, видно поразительное расхождение между хиггсовским сигналом в 2011-м и 2012 годах. Ясно, что природа с тех пор не изменилась. Инструментальные параметры детектора аккуратно отслеживаются, и они тоже никаких существенных изменений не претерпели. Значит, либо что-то неучтенное происходило с данными на этапе их обработки, либо в 2011 году случилась статистическая флуктуация. Но как тогда понимать результаты ATLAS, которые упорно показывают большой сигнал?

Промежуточный итог таков. Пока что по мере набора данных хиггсовский бозон оказывается совершенно стандартным. Шанс увидеть Новую физику в его свойствах был у двухфотонного распада, но новый результат CMS — если он действительно отражает реальность — лишает физиков этой надежды. Для наблюдения каких-то отклонений от Стандартной модели придется либо ждать 2015 года, либо пытаться их искать в более тонких характеристиках бозона Хиггса. Вдобавок ко всему, сейчас в данных имеются странности, которые необходимо понять, прежде чем делать окончательные выводы.

На странице научных результатов коллаборации ATLAS, посвященных бозону Хиггса, появились интересные анимации того, как хиггсовский сигнал постепенно проступал в данных по мере набора статистики. Эти анимации составлены из многих десятков промежуточных результатов по поиску бозона Хиггса в двух самых интересных каналах распада — на два фотона и на ZZ-пары. Они очень наглядно показывают сразу несколько важных особенностей поиска новых частиц на ускорителях: как меняются сами данные и их интерпретация, как ведут себя статистические флуктуации, на каком этапе видимый невооруженным глазом «сигнал» является реальностью, а на каком — всё еще игрой случая, и наконец, чем отличается поиск сигнала в процессе с большой статистикой и большим фоном от процесса с малой статистикой и почти без фона.

На проходящей сейчас конференции Moriond-2013 были представлены доклады с новыми результатами Большого адронного коллайдера по свойствам бозона Хиггса. Это первые результаты, которые используют практически весь объем данных, набранных на LHC в 2011–2012 годах. Вот краткое описание ситуации, которая теперь сложилась в разных каналах распада бозона Хиггса.

В эти дни в курортном городке Ла-Тюйль в итальянских Альпах проходит самая заметная конференция этой весны по физике элементарных частиц — Moriond-2013. Весь день 6 марта будет посвящен докладам по хиггсовскому бозону. Ожидаются, в частности, новые данные с LHC по изучению бозона Хиггса, а также доклады по текущему состоянию теоретической интерпретации этих данных. Все эти события будут транслироваться онлайн, начиная с 8:30 утра центрально-европейского времени (с 11:30 по московскому времени).

Самые главные вопросы, ответы на которые ждут исследователи: каковы вероятности распада бозона Хиггса на другие частицы? подтверждают ли новые данные те отклонения от стандартного бозона Хиггса, которые были обнаружены ранее? как понимать недавний странный результат коллаборции ATLAS?

На днях по российским СМИ прокатилась очередная околонаучная «страшилка». Новость, перепечатанная в сотне изданий, рубила наповал: мол, вычисления американского физика Джозефа Ликкена показывают, что хиггсовский бозон станет ни много ни мало причиной смерти нашей Вселенной. Вот описание реального положения дел.

Хиггсовский бозон открыл перед физиками новую грань нашего мира, и теперь им предстоит изучить ее во всех подробностях. Для этого предполагается создать «хиггсовскую фабрику» — ускоритель, оптимизированный именно для этой задачи. Научное сообщество приступило к обсуждению различных схем такой установки.

Большой адронный коллайдер — рекордсмен по многим параметрам. Один из них — объем «сырых» данных, которые записываются детекторами в процессе столкновений. Он огромен даже с учетом многоуровневой системы триггеров, которые отсеивают заведомо неинтересные столкновения и оставляют только потенциально полезные для научных исследований.

В минувшем году LHC преодолел символический рубеж: объем набранных и записанных сырых научных данных превысил 100 петабайт (то есть 100 тысяч терабайт). Заметки об этом событии см. на сайте ЦЕРНа и в журнале Symmetry. Интересно отметить, что большая часть этих данных хранится на десятках тысяч картриджей с магнитными лентами, а управляется с ними специальная роботизированная система хранения данных. И лишь небольшая часть всех данных хранится в дисковом пространстве для быстрого доступа и анализа.

Утром 14 февраля завершился длившийся весь последний месяц сеанс протон-ядерных столкновений на LHC. Стоит отметить, что начинался этот сеанс очень тяжело. Первая неделя целиком состояла из мелких поломок, плохой управляемости пучком, замыканий трансформаторов, несрабатываний или ложных срабатываний вспомогательной аппаратуры. В качестве курьеза можно упомянуть, что всю ночь с 15 на 16 января техники не могли справиться с автоматической системой контроля сирен, и им даже пришлось перейти на ручной режим. Эти трудности лишний раз подчеркивают, насколько сложной установкой является коллайдер и обслуживающая его инфраструктура и насколько непредсказуемым может быть его поведение при выходе даже из кратковременного простоя на рождественские каникулы.

Тем не менее техники с трудностями справились, и набор статистики столкновений протонов с ядрами пошел всё нарастающими темпами. Под конец сеанса пучки содержали уже по несколько сот сгустков. Накопленная за всё это время светимость составила примерно 30 nb^–1 на детекторах ATLAS, CMS, и ALICE и примерно на порядок меньшее значение на LHCb. Это был последний пункт научной программы работы Большого адронного коллайдера в 2013 году, и он ознаменовал собой завершение первого трехлетнего цикла полноценной работы коллайдера.

В ближайшие недели пройдет еще несколько технических испытаний, в частности тестирование различных систем магнитов. В конце марта коллайдер будет окончательно остановлен почти на два года для модернизации и технического обслуживания всех его компонентов. Краткая сводка тех работ, которые будут вестись на всех узлах коллайдера и детекторов, приведена на странице Расписание на 2013–2015 годы.

Разумеется, всё это время коллайдер будет продолжать «жить» в научных результатах. Физики будут тщательно анализировать те данные, которые были накоплены в протонных столкновениях в течение всего 2012 года, и время от времени выпускать научные публикации с результатами анализа. Напомним, что к настоящему моменту физики успели обработать лишь небольшую долю всей статистики 2012 года. Поэтому следует ожидать новых серьезных уточнений в свойствах наблюдаемых частиц и новых ограничений на гипотетические модели.

Первый «раунд» обновлений ожидается совсем скоро, на конференции Moriond-2013, которая пройдет со 2-го по 9 марта.

ЦЕРН видит свою задачу не только в получении новых научных знаний, но и в максимально доступном и широком их распространении. Широкое и активное присутствие в онлайне — один из важных компонентов этой работы. Однако если раньше основной упор делался на научно-популярные статьи и блоги, то за последние год-два все коллаборации, работающие на коллайдере, начали активно осваивать социальные сети. Благодаря этому следить за ходом исследований на коллайдере и находиться в контакте с реально работающими учеными сейчас стало исключительно просто.

Например, в сети Google+ полноценной виртуальной жизнью живет не только ЦЕРН, но и все крупные эксперименты Большого адронного коллайдера: ATLAS, CMS, LHCb, ALICE. Причем жизнь эта не ограничивается одной лишь лентой новостей; скажем, в той же сети Google+ ЦЕРН проводит еженедельные интерактивные онлайн-мероприятия для всех желающих. Найти их можно по хэш-тэгу #HangoutWithCERN, а также на сайте ЦЕРНа.

Официальные аккаунты церновских экспериментов есть также в сетях Facebook (ATLAS, CMS, ALICE) и Twitter (ATLAS, CMS, LHCb, ALICE), и даже имеются их официальные Youtube-каналы (ЦЕРН, ATLAS, CMS, ALICE).

7 января возобновились работы на Большом адронном коллайдере, которые был остановлен в декабре на рождественские праздники. План LHC на ближайший месяц — провести полноценный сеанс столкновений протонов с ядрами свинца. Такой несимметричный вариант соударений нужен физикам для того, чтобы лучше разобраться, в чём именно столкновения двух ядер свинца отличаются от протон-протонных столкновений.

Пробный запуск коллайдера (всего на несколько часов!) в таком режиме уже состоялся в сентябре, и накопленной тогда статистики даже хватило для получения первых научных результатов. Сейчас же этот сеанс продлится до 10 февраля, что позволит в сотни раз увеличить объем данных.

Этот сеанс столкновений ознаменует собой окончание первого этапа работы Большого адронного коллайдера, продлившегося примерно три года. В апреле LHC будет остановлен на два года для работ по ремонту и модернизации, а научные исследования возобновятся лишь весной 2015 года, но уже на повышенной энергии протонов.

В рамках подведения научных итогов года журнал Science назвал открытие хиггсовского бозона прорывом 2012 года. В связи с этим в выпуске журнала за 21 декабря появились не только научно-популярные заметки об этом открытии, но и четыре полноценных статьи.

Две из них — статья коллаборации CMS и статья коллаборации ATLAS — описывают процедуру и результаты поиска бозона Хиггса в данных за 2011-й и первую половину 2012 года. По сути, они соответствуют статьям, опубликованным уже несколько месяцев назад в Physics Letters B (CMS, ATLAS), только написаны чуть более простым языком. Еще одна статья рассказывает о долгом пути к этому открытию, который прошли обе коллаборации, начиная от истории их создания и заканчивая тонкостями поиска хиггсовского сигнала в отдельных каналах распада. Наконец, краткая заметка про хиггсовский бозон содержит справочный материал для понимания предыдущих статей.

В соответствии с политикой ЦЕРНа, эти статьи — как и все другие статьи, описывающие результаты работы Большого адронного коллайдера, — находятся в свободном доступе.

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.

Спустя несколько месяцев после важнейших результатов LHC по физике хиггсовского бозона начали одна за другой появляться обзорные статьи, описывающие разные аспекты хиггсовского механизма в свете новых результатов.

Так, недавний обзор arXiv:1211.4828 рассказывает об истории и тонкостях экспериментального поиска бозона Хиггса на коллайдерах LEP, Тэватрон и LHC.

В другой недавней статье, arXiv:1212.1380, описывается общий подход к тому, как, используя данные с коллайдеров, анализировать и накладывать ограничения на разнообразные теории за пределами Стандартной модели. Приводятся примеры конкретных моделей в свете последних данных LHC. Авторы обещают, что статья будет обновляться по мере появления новых данных.

Группа аспирантов, работающих на Большом адронном коллайдере и — одновременно с этим — являющихся энтузиастами кинематографа, сняла и выложила в открытый доступ полнометражный зомби-фильм «Decay». Фильм можно скачать на посвященном ему сайте; имеется также Youtube-версия.

Одна из разрабатываемых сейчас в ЦЕРНе технологий касается использования миниатюрных гнутых кристаллов в качестве коллиматоров, которые способны радикально улучшить нынешнюю систему коллиматоров LHC. Благодаря эффектам каналирования и объемного отражения гнутые кристаллы аккуратно отводят протоны в нужную сторону, не вызывая ливней. Для их тестирования в ЦЕРНе создана коллаборация LAU9.

Главная задача Большого адронного коллайдера — поиск и изучение физики за пределами Стандартной модели. Однако существует еще один крупный раздел физики элементарных частиц, который вряд ли получится достаточно аккуратно изучить на LHC, — устройство протонов сверхвысокой энергии. Тонкость тут состоит в том, что само по себе устройство составных частиц не абсолютно, а зависит от системы отсчета (см., например, рассказ про устройство ультрарелятивистского протона и его продолжение), и к тому же оно очень сложно.

Для экспериментального изучения этой задачи желательно иметь не протон-протонный, а электрон-протонный коллайдер высоких энергий. Последний такой коллайдер, HERA, проработал в Гамбурге полтора десятилетия, с 1991-го по 2007 годы, и привел к кардинальному переосмыслению устройства протонов сверхвысокой энергии. Однако этот коллайдер уже давно закрыт, а преемников ему нет: строить специализированный коллайдер такого типа в ближайшем будущем никто не собирается.

В этой ситуации уже давно возникла инициативная группа, предлагающая построить такой коллайдер в ЦЕРНе, на базе LHC. Этот проект называется LHeC — Большой адронно-электронный коллайдер. Точнее говоря, это будет не новая установка, а надстройка над LHC, позволяющая физикам переключаться между режимами протон-электронных и протон-протонных столкновений. Предполагается, что к существующему сейчас ускорителю протонов будет добавлено новое кольцо для ускорения электронов до 60 ГэВ. Для того чтобы не мешать работе LHC в адронной моде, потребуется прокопать новый туннель, правда не такой большой, как основной туннель LHC. Если всё пойдет по плану, то разработка и создание всех компонентов LHeC, включая новый специализированный детектор, займет десятилетие и будет завершено примерно к 2022 году, как раз когда в расписании LHC запланирована большая пауза на модернизацию.

Краткое описание проекта можно найти в статье, которая появилась на днях в архиве е-принтов (arXiv:1211.4831), а намного более подробный 600-страничный документ (arXiv:1206.2913) был уже опубликован полгода назад.

Коллаборация CMS сообщила, что в ходе изучения распадов B-мезонов она обнаружила свидетельства в пользу существования мезона Y(4140). В отличие от других подобных сообщений, в случае Y(4140) есть дополнительная интрига. Впервые о наблюдении этой частицы объявила в 2009 году коллаборация CDF, работавшая на американском коллайдере Тэватрон. На самом деле, CDF обнаружила сразу два пика, распадающихся на J/Ψ- и φ-мезоны, но второй пик был менее статистически значим, чем Y(4140). Однако в феврале этого года эксперимент LHCb выполнил такой же поиск и никаких проявлений этой частицы не нашел, что поставило открытие CDF под сомнение. Подробное описание этой ситуации см. в нашей новости Детектор LHCb не подтверждает существование частицы, найденной ранее на Тэватроне.

Однако сейчас ситуация кардинально поменялась. CMS прекрасно видит оба пика, обнаруженных CDF, причем в случае Y(4140) статистическая значимость превышает заветные 5 стандартных отклонений. Таким образом, частица Y(4140) вновь получила «путевку в жизнь», и при этом возникает вопрос об отрицательном результате LHCb. По-видимому, следующим шагом в этой истории должен стать новый анализ коллаборации LHCb на гораздо большей статистике, чем раньше.

Технические подробности и графики см. на странице на сайте CMS.

Большой адронный коллайдер начал работать лишь несколько лет назад, но две самые крупные детекторные коллаборации — ATLAS и CMS — существуют намного дольше. В сентябре этого года ATLAS, а в ноябре — CMS отметили свое 20-летие! Десяток лет — это именно тот масштаб времени, который сейчас нужен для того, чтобы разработать, создать, протестировать и запустить многоцелевой современный детектор элементарных частиц. Краткие сообщение о «юбилярах» см. на сайте ЦЕРНа (ATLAS и CMS).

На проходящем сейчас в Киото симпозиуме по физике на адронных коллайдерах были наконец-то представлены новые данные коллабораций ATLAS и CMS по свойствам бозона Хиггса. В среду было сделано несколько отдельных докладов, посвященных распаду хиггсовского бозона по разным каналам, а в четверг обе коллаборации подвели общие результаты этих исследований по состоянию на сегодняшний день.

Напомним, что хиггсовский бозон с массой около 125 ГэВ оказался очень удобным для исследования, поскольку физики могут изучать сразу пять разных каналов распада и сравнивать данные с теоретическими предсказаниями (подробности про разные каналы распада см. в нашей июльской новости Хиггсовский бозон: открытие и планы на будущее). Среди них выделяются два «чистых» канала — распад на два фотона и распад на пару ZZ с их последующим распадом на электроны или мюоны. В этих каналах новая частица проступает наиболее отчетливо, и именно благодаря им исходно было сделано ее открытие. Кроме того, распад на два фотона оказался в полтора-два раза более интенсивным, чем ожидалось Стандартной моделью — это пока остается самым «горячим» результатом LHC (подробности см. на страничке Изучение бозона Хиггса).

Открытие бозона, объявленное в июле, основывалось на статистике около 5 fb^–1, набранной в 2011 году, и 6 fb^–1 за 2012 год. К настоящему моменту обработанная статистика 2012 года удвоилась и составляет 13 fb^–1 (а полная набранная в этом году статистика уже достигла 20 fb^–1). Поэтому были все основания ожидать, что погрешности в двух наиболее чистых каналах заметно уменьшатся.

К сожалению, в этот раз обе коллаборации не показали, что происходит с распадом на два фотона на полной статистике. По-видимому, обработка данных оказалась более трудоемкой, чем раньше. В случае распада на ZZ обновления тоже были минимальные: хиггсовский пик виден чуть лучше, чем раньше, но принципиально новых результатов нет. Однако три оставшихся канала распада (на тау-лептоны, на WW-пары с их последующим распадом на лептоны и нейтрино, а также на b-анти-b-пары) существенно обновились.

Интрига с распадом на тау-лептоны состояла в том, что в июльских данных этого распада попросту не было видно. Это тоже взбудоражило теоретиков, которые начали выдвигать по этому поводу разнообразные предположения. Сейчас оказалось, что этот распад начинает проступать в данных, но надежно измерить его пока не получается из-за больших погрешностей. Измеренная интенсивность этого распада составляет 0,7 ± 0,7 от Стандартной модели (по данным ATLAS) и 0,8 ± 0,5 (по данным CMS). Таким образом, этот распад тоже становится вполне «стандартным».

Что касается двух других распадов, то в них ATLAS и CMS показывают противоположные тенденции. CMS видит, что распад на b-кварки превышает стандартные ожидания, а на WW — идет плохо. ATLAS, наоборот, не видит распад на b-кварки, зато измеренный им WW-канал превышает ожидания Стандартной модели. Конечно, ни о каком существенном разногласии пока речи не идет — слишком велики погрешности измерений. Однако это означает, что если на глаз усреднить два эксперимента, то оба этих распада дадут вполне стандартное значение.

Среди других результатов стоит отметить первую попытку выяснить CP-четность обнаруженного бозона: скаляр это или псевдоскаляр. Хиггсовский бозон стандартной модели должен быть скаляром, но в неминимальных вариантах хиггсовского механизма часто появляется псевдоскаляр. Анализ CMS показал, что данные предпочитают скаляр; псевдоскаляр исключен на уровне статистической значимости в 2,5 стандартных отклонения.

Таким образом, сейчас, в ожидании новых результатов по двухфотонному распаду, можно лишь констатировать, что никаких существенных отклонений от Стандартной модели по-прежнему не наблюдается.

Многочисленные дополнительные подробности можно найти на страницах коллабораций, посвященных результатам по физике хиггсовского бозона (ATLAS, CMS), а также в блогах Мэтта Стрэсслера и Resonaances.

Первый же день работы Симпозиума по физике на адронных коллайдерах, который проходит на этой неделе в Киото, принес важную новость. Коллаборация LHCb сообщила, что она впервые получила надежные указания на то, что сверхредкий распад Bs-мезонов на мюон-антимюонную пару действительно происходит. Процесс, за которым много лет «охотились» несколько коллайдеров и который имеет важнейшее значение для поиска Новой физики, наконец-то стал четко проявляться в данных.

С 12 по 16 ноября в Киото пройдет Симпозиум по физике на адронных коллайдерах, на котором ожидается объявление новых результатов Большого адронного коллайдера. Главный интерес представляют, конечно, обновленные данные по свойствам хиггсовского бозона. Доклады, касающиеся этой темы, запланированы на четверг, 15 ноября.

Напомним, что пока самым громким результатом коллайдера является не только открытие бозона Хиггса (а точнее, частицы, исключительно похожей на бозон Хиггса), но и наблюдение подозрительных отклонений в свойствах этой частицы от предсказаний Стандартной модели (сводку текущих результатов см. на нашей странице). Наиболее любопытными являются существенное превышение вероятности распада бозона на два фотона по сравнению со Стандартной моделью, а также подозрительное отсутствие распада на два тау-лептона. Статистическая значимость этих отклонений пока невелика. Однако за прошедшие месяцы набранная статистика удвоилась, поэтому ожидается, что погрешности уменьшатся процентов на 30–40. Если — и это важнейшее «если»! — отклонения при этом останутся теми же, это станет мощным аргументом в пользу того, что перед нами — что-то нестандартное, какое-то проявление Новой физики. Пессимистичным развитием событий будет ослабление этих отклонений.

Кроме результатов по изучению хиггсовского бозона будут также представлены и новые данные по свойствам топ-кварка, по редким распадам адронов, по изучению электрослабых взаимодействий и, конечно, по поиску суперсимметрии и прочих новых явлений.

Большой адронный коллайдер с полным правом может считаться самым сложным научным прибором, когда-либо созданным человеком. Он состоит из сотен отдельных взаимодействующих установок, элементов ускорителя, детекторных компонентов, обслуживающих систем — и над созданием каждого такого блока годами работали специалисты. Сейчас коллайдер успешно функционирует, однако в ближайшее десятилетие ему предстоят два сеанса существенной модернизации, которая позволит ему справляться со всё возрастающими нагрузками. Физики и техники уже давно работают над новыми технологиями, которые придут на смену нынешним буквально во всех узлах коллайдера и детекторов.

В архиве е-принтов на днях появилась статья, описывающая новую технологию охлаждения вершинного трекера VELO в детекторе LHCb, которая будет внедрена в 2018 году. Это лишь один маленький кирпичик всей программы модернизации, но он очень наглядно иллюстрирует уровень технологической сложности.

Немножко конкретики. VELO — это первый, самый близкий к пучку слой детектора LHCb. В рабочем состоянии он придвинут к пучку на расстояние 7 миллиметров (а весь пучок, напомним, обладает кинетической энергией реактивного самолета). Этот слой детектора получает огромные дозы радиации, но его чувствительные элементы и расположенная на нём электроника должны безукоризненно функционировать в таких жестких условиях месяцами без остановки.

С учетом повышения светимости, которое запланировано на будущее, требования к радиационной стойкости VELO только растут. В частности, возникает вопрос о более эффективном способе охлаждения детектора. Электроника VELO рассеивает в пространство примерно киловатт тепла, но несмотря на это поддерживать ее надо при температуре –20 градусов по Цельсию! Вышедшая на днях статья как раз описывает высокоэффективную и при этом исключительно миниатюрную реализацию охлаждения, разрабатываемую сейчас специально созданной группой.

Предполагается, что в модернизированном VELO прямо в кремниевых пластинах субмиллиметровой толщины, на которых монтируются детектирующие элементы, будут вытравлены микроканалы. По этим каналам будет подаваться сжиженный углекислый газ, который будет протекать прямо внутри платы и при испарении охлаждать ее. Давление внутри каналов при этом будет доходить до 65 атмосфер (высокое давление неизбежно возникает там, где требуется проталкивать жидкость по длинным и узким каналам). Первый прототип, реализующий эту технологию, уже был создан и успешно протестирован. Дополнительные технические подробности, а также планы на будущее см. в статье.

Первые намеки на осцилляции D-мезонов появились в 2007 году. Сейчас это явление уже можно считать экспериментально установленным, но с одной оговоркой: статистическая значимость этого явления превышает требуемый порог в пять стандартных отклонений только после объединения результатов трех разных экспериментов. На днях в архиве е-принтов появилась статья коллаборации LHCb, которая восполняет этот пробел.

Пару лет назад, когда Большой адронный коллайдер только набирал обороты и никаких особых открытий от него не ждали, коллаборация CMS опубликовала первый неожиданный результат: обнаружение необычных корреляций в рождении частиц (подробности см. в нашей новости Детектор CMS обнаружил необычные корреляции частиц). В ядерных столкновениях такие корреляции были известны достаточно давно, и теория сильных взаимодействий давала им естественное объяснение, но мало кто ожидал их увидеть в протонных соударениях. После появления данных CMS теоретики взялись за работу и предложили сразу несколько возможных объяснений этого эффекта. Какое именно объяснение более адекватно — трудно сказать на основе лишь одного набора данных, для этого требуются новые эксперименты с иными кинематическими параметрами. Описание этой ситуации по состоянию на лето 2012 года см. в обзорной статье.

В сентябре этого года состоялся короткий сеанс работы коллайдера в новом режиме, при котором сталкивались протоны с ядрами свинца. Детектор CMS тоже следил за этими столкновениями и успел набрать примерно два миллиона таких событий. Этого оказалось достаточно для проверки упомянутых корреляций, и на днях вышла статья CMS с результатами измерений.

Оказалось, что корреляции наблюдаются и в таких несимметричных столкновениях, причем они усилились примерно в 4 раза по сравнению с чисто протонным случаем. В принципе, такое поведение было ожидаемо, но при попытке сравнить данные с результатами двух теоретических расчетов согласия получено не было. По-видимому, сейчас от теоретиков, занимающихся этой проблемой, потребуется провести детальное вычислений корреляций и затем сравнить их с данными CMS.

Это сравнение должно приблизить физиков к пониманию того, как происходит многочастичное рождение адронов в столкновениях сверхвысокой энергии. В частности, очень интересно будет понять, когда и как при постепенном увеличении количества рожденных частиц столкновение начинает порождать кварк-глюонную плазму.

Один из детекторов LHC, ALICE, был сконструирован специально для изучения столкновений тяжелых ядер. После первых ядерных столкновений стало понятно, что большую научную пользу принесут также и столкновения протонов с тяжелыми ядрами. В сентябре был проведен первый тест, а на днях вышли два препринта коллаборации ALICE, описывающие научные результаты, извлеченные из набранной статистики.

Открытие на Большом адронном коллайдере частицы, очень похожей на хиггсовский бозон, стало главным событием года в физике элементарных частиц. Ситуация, впрочем, здесь еще очень далека от завершения. Во-первых, и сами экспериментальные данные, и их интерпретация будут уточняться (новая «порция» результатов ожидается в ноябре). Во-вторых, теоретики еще не пришли к консенсусу относительно того, что это за бозон, а если это даже и бозон Хиггса, то из какой именно модели. Тем не менее даже в этой довольно-таки сумбурной ситуации начинают появляться первые обзорные статьи, пытающиеся систематизировать то, что уже наработано к настоящему моменту.

Три недели назад в архиве е-принтов вышел обзор, посвященный поиску хиггсовского бозона на Тэватроне и LHC. В нем подробно перечислены экспериментальные методики и стратегии поиска бозона на адронных коллайдерах, приведены окончательные данные Тэватрона и самые последние результаты Большого адронного коллайдера (краткое описание текущего состояния см. также на наших страница Поиск бозона Хиггса: результаты и Изучение бозона Хиггса).

Первый теоретический обзор сложившейся ситуации, сделанный сразу после открытия бозона, появился еще в июле. С тех пор, правда, вышло уже более сотни научных статей, обсуждавших разнообразные аспекты этого открытия. Обновленное понимание ситуации представил Майкл Пескин в своем заключительном докладе на рабочей конференции Higgs Hunting 2012; текстовая версия его доклада доступна в архиве е-принтов. На днях вышел еще один теоретический обзор, правда более узкоспециальный. Он был посвящен обсуждению того, как хиггсовский бозон с массой 125 ГэВ (и, в частности, его распад на два фотона) вписывается в различные суперсимметричные модели. Напомним, что прямой поиск суперсимметричных частиц на LHC пока не привел к успеху, но возможно, что какие-то новые намеки на существование суперсимметрии можно будет получить из свойств хиггсовского бозона.

А на русском языке недавно появился небольшой обзор текущей ситуации от Валерия Рубакова, опубликованный в октябрьском выпуске журнала УФН. Его можно порекомендовать всей русскоязычной публике, интересующейся развитием ситуации с хиггсовским бозоном.

См. также:
Видео- и аудиозапись публичной лекции Валерия Рубакова «Открытие новой фундаментальной частицы — бозона Хиггса — на Большом адронном коллайдере», 11.10.2012.

Полтора года назад коллаборация CDF (Тэватрон) обнародовала неожиданный результат. При изучении процесса совместного рождения W-бозона и двух адронных струй (Wjj) в распределении по инвариантной массе двух струй обнаружен хорошо заметный широкий пик в области 150 ГэВ. И вот сейчас в архиве е-принтов появилась статья коллаборации CMS. По ее данным, никакого пика в области от 100 до 200 ГэВ не видно.

В конце июня в ЦЕРНе прошла первая рабочая конференция, целиком посвященная детектору MoEDAL — самому необычному из экспериментов, проводимых на Большом адронном коллайдере. На ней обсуждались как технические аспекты детектора, варианты его развития, так и научные вопросы, на которые этот детектор мог бы ответить (в частности, поиск магнитных монополей и других сильно ионизующих частиц). Слайды большинства презентаций доступны на странице научной программы конференции.

В архиве е-принтов на днях появился 166-страничный обзор научных результатов коллаборации LHCb и их теоретического обсуждения. Напомним, что LHCb — это специализированный детектор, устройство и работа которого оптимизирована для изучения свойств тяжелых D- и B-мезонов. Эти мезоны чувствительны к различным эффектам Новой физики, и поэтому внимательное изучение их свойств — важный пункт научной программы Большого адронного коллайдера.

Обзор посвящен трем основным темам в физике тяжелых мезонов: редкие распады мезонов, эффекты CP-нарушения в поведении B-мезонов и смешивание и CP-нарушение в D-мезонах. В каждом случае обсуждаются как сами данные LHCb, полученные на основе статистики 2011 года, так и их интерпретация в рамках различных теоретических моделей. Кроме того, кратко обрисованы планы по будущей модернизации детектора и ожидаемые при этом изменения в его научной программе.

К настоящему времени LHC накопил уже очень серьезный объем данных по протонным столкновениям с полной энергией 8 ТэВ. По мере обработки этих данных коллаборации сообщают о новых результатах. C 13 по 18 августа в Пекине проходила XX Международная конференция по суперсимметрии и теориям объединения (SUSY 2012). На ней среди прочего были представлены и новые результаты по поиску суперсимметрии на LHC.

Один из способов изучать кварк-глюонную плазму, возникающую при столкновении тяжелых ядер сверхвысокой энергии, состоит в том, чтобы измерить вероятности рождения тех или иных адронов по сравнению с протон-протонными столкновениями. Дело в том, что свойства и даже само существование адронов зависит от среды, в которой они находятся. Например, в вакууме b-кварк-антикварковые пары легко связываются друг с другом и образуют семейство ипсилон-мезонов. Однако если эта кварк-антикварковая пара находится внутри достаточно горячей кварк-глюонной плазмы, то такие мезоны могут и не образоваться. При этом температура, при которой происходит разрушение мезонов, зависит от того, насколько эти мезоны «крепко спаяны»: чем компактнее мезон, тем труднее его разрушить.

Этот эффект был подробно объяснен в нашей прошлогодней новости Тяжелые мезоны по-разному плавятся в кварк-глюонной плазме. Поводом для нее тогда послужила публикация коллаборации CMS, в которой этот эффект был впервые измерен в семействе ипсилон-частиц. Было найдено, что возбужденные состояния, то есть Υ(2S) и Υ(3S), взятые вместе, разрушались сильнее, чем основное состояние, Υ(1S).

На днях коллаборация CMS существенно уточнила эти измерения (см. статью arXiv:1208.2826). Новые результаты базируются на статистике ядерных столкновений в 2011 году, которая в 20 раз превышает прошлогодний объем данных. Поэтому в этот раз удалось не только провести более аккуратные измерения, но и разделить два вида возбужденных мезонов.

Результат коллаборации удобно выразить в виде величины RAA, которая показывает вероятность рождения данной частицы в ядерных столкновениях, поделенную на вероятность ее же рождения в протон-протонных столкновениях с тем же самым количеством нуклонов, что имеются в ядрах. В случае, если бы эта величина равнялась единице, это означало бы, что наличие кварк-глюонной плазмы никак не влияет на образование и вылет мезонов.

Для трех ипсилон-мезонов были получены следующие значения RAA: 0,56 ± 0,10 для Υ(1S), 0,12 ± 0,04 для Υ(2S), и < 0,10 для Υ(3S). Таким образом, кварк-глюонная плазма мешает образованию всех трех типов частиц. Но если для основного состояние это влияние умеренно сильное (подавление примерно в два раза), то «выход» состояния Υ(2S) в ядерных столкновениях подавлен аж в 8 раз, а наличие Υ(3S) вообще достоверно не зарегистрировано (подавление как минимум в 10 раз). Эти данные позволяют сделать четкий вывод о «последовательном» разрушении ипсилон-мезонов в кварк-глюонной плазме: Υ(3S) разваливаются легче, чем Υ(2S), а те, в свою очередь, легче, чем Υ(1S).

Хотя в целом такая картина была вполне ожидаема, прямые измерения этого последовательного разрушения мезонов позволят еще лучше охарактеризовать свойства кварк-глюонной плазмы.

Поскольку недавние измерения свойств хиггсовского бозона показывают некоторое отличие от предсказаний Стандартной модели, теоретики изучают сейчас самые разные модели, которые могли бы объяснить эти отличия. Одна из рассматриваемых возможностей состоит в том, что в области 126 ГэВ имеется не один, а сразу два или больше нейтральных хиггсовских бозонов с одинаковой или очень близкой массой, но существенно отличающимися свойствами. Детектор же в силу своего недостаточного энергетического разрешения «видит» только один пик, который сейчас и интерпретируется как один-единственный бозон, но с необычными свойствами. Пример такой ситуации в рамках одной из неминимальных суперсимметричных моделей (NMSSM) недавно обсуждался в статье arXiv:1207.1545.

В этой связи возникает естественный вопрос: если мы не можем экспериментально разделить два близких пика из-за плохого энергетического разрешения, существует ли какой-то иной способ отличить такую двух- или многохиггсовскую ситуацию от ситуации с действительно одним хиггсовским бозоном? Именно этот вопрос изучался в появившейся на днях статье arXiv:1208.1817. Все вычисления для примера были проведены в рамках той же модели NMSSM, но авторы подчеркивают, что их подход сгодится и для других моделей.

Они предлагают не просто изучать рождение и распад бозона Хиггса, а раздельно измерять, какой процент бозонов Хиггса рождается за счет слияния двух глюонов, а какой — за счет слияния W-бозонов (про разные возможности рождать хиггсовский бозон см. на странице Рождение и распад хиггсовского бозона). Далее, в каждом из этих двух вариантов надо измерить вероятности распадов на тот или иной набор конечных частиц, а затем построить некоторые двойные отношения (конкретные примеры приведены в статье). Эти отношения можно измерить экспериментально, и если они будут заметно отличаться от единицы, это станет четким сигналом наличия как минимум двух хиггсовских бозонов с разными свойствами при 126 ГэВ.

В этим предложении важно то, что оно не предъявляет к детекторам какие-то сверхтребования типа резкого улучшения энергетического разрешения. Однако существенное (в сто раз) увеличение статистики всё же потребуется. Таким образом, пользу эта проверка принесет не раньше, чем через несколько лет. Однако если коллайдер будет успешно работать, то рано или поздно эти две ситуации действительно можно будет различить на LHC.

Большой адронный коллайдер продолжает исправно набирать статистику протонных столкновений. По состоянию на начало августа два главных детектора, ATLAS и CMS, набрали в этом году уже по 10 fb^–1, причем темпы роста статистики сейчас достигают 1 fb^–1 в неделю. Можно рассчитывать, что к концу этого года полная интегральная светимость на энергии столкновений 8 ТэВ достигнет 15–20 fb^–1. Напомним, что самые первые результаты на статистике этого года, касавшиеся поисков и изучения бозона Хиггса, опирались на объем данных менее 6 fb^–1 за 2012 год (плюс 5 fb^–1 за 2011 год). Детектор LHCb, специально работающий на постоянной пониженной светимости, тоже преодолел важный рубеж: набранная на нем статистика превысила 1 fb^–1 за 2012 год. Подробную информацию по темпам набора данных можно найти на странице LHC Performance and Statistics; обобщающие графики собраны на странице LHC Luminosity Plots.

1 августа в архиве епринтов одновременно появились подробные статьи коллабораций ATLAS и CMS, касающиеся поиска хиггсовского бозона. Сейчас обработка результатов доведена до конца и в отдельных случаях слегка улучшена. Таким образом, эти данные представляют собой «официальные» результаты Большого адронного коллайдера по изучению бозона Хиггса по состоянию на начало августа 2012 года.

4 июля ЦЕРН объявил об открытии бозона Хиггса — частицы, которая играет ключевую роль в современной физике микромира и которую ученые искали почти полвека. На смену поискам теперь приходит всестороннее изучение хиггсовского бозона и попытки увидеть Новую физику в его свойствах.

4 июля в ЦЕРНе состоялся специальный семинар, на котором были представлены новые результаты по поиску хиггсовского бозона на Большом адронном коллайдере. Напомним, что полгода назад, после обработки статистики за 2011 год, две главные коллаборации, работающие на коллайдере, — ATLAS и CMS — получили первые серьезные намеки на существование этой частицы с массой около 125 ГэВ. Хоть полученный тогда сигнал действительно напоминал проявление бозона Хиггса, статистическая значимость оставалась небольшой — 2–3 стандартных отклонения. Сейчас же, после обработки новой статистики, набранной в этом году к середине июня, а также благодаря ряду усовершенствований при обработке данных ожидалось, что статистическая значимость превысит заветные 5 стандартный отклонений. Это тот рубеж, за которым физики официально объявляют об открытии частицы.

И действительно, в двух подробных докладах коллаборации CMS и ATLAS показали, что сигнал 2011 года проявляется и в новых данных. Локальная статистическая значимость достигла 4,9 и 5,0 стандартных отклонений в детекторах CMS и ATLAS. Несмотря на то, что объединение данных по двум детекторам официально не проводилось, очевидно оно существенно превышает границу, за которой следует открытие. Таким образом, можно однозначно сказать: новая частица открыта.

Почему физики считают, что открытая частица — действительно хиггсовский бозон? Дело в том, что бозон Хиггса имеет очень четкую картину распада на более легкие частицы. Результат LHC заключается не столько в том, что частица найдена, сколько в том, что она проявляется сразу в нескольких каналах распада и примерно с той интенсивностью, с которой должен проявляться хиггсовский бозон. Считать, что природа нас «обманывает» и что перед нами какая-то другая частица, сразу по нескольким параметрам очень похожая на бозон Хиггса, но не являющаяся им, было бы очень неправдоподобно.

Подробная новость про это открытие и его значение скоро появится на «Элементах», а пока можно порекомендовать следующие материалы:

• доклады коллабораций ATLAS и CMS на семинаре 4 июля,
• пресс-релиз ЦЕРНа,
• спецвыпуск церновского Бюллетеня, посвященный этому событию,
• описания и обсуждения в блогах специалистов: Collider Blog, Resonaances, Of Particular Significance.

Когда экспериментаторы рассказывают о результатах поиска новых частиц, они часто упоминают, что при анализе использовался «слепой метод» и лишь в самый последний момент «открывался черный ящик» и появлялся результат. Эти жаргонные выражения означают, что при анализе использовалась методика, минимизирующая (и в идеале исключающая) «человеческий фактор».

2 июля 2012 года в Фермилабе прошел специальный семинар, на котором были представлены обновленные данные по поиску хиггсовского бозона на американском протон-антипротонном коллайдере Тэватрон. Одновременно с этим появилась и совместная статья двух коллабораций DZero и CDF, работавших на Тэватроне, с подробнейшей информацией по этому поиску.

На днях в журнале International Journal of Modern Physics A вышла 106-страничная статья, посвященная результатам в физике топ-кварка, полученным за первые два года работы Большого адронного коллайдера. Текст этой статьи находится в свободном доступе в архиве е-принтов (arXiv:1206.4484). Напомним, что тщательное изучение свойств топ-кварка является одним из пунктов научной программы коллайдера. Топ-кварк интересует физиков не столько сам по себе, сколько как одно из средств поиска Новой физики. Впрочем, как подчеркивается в обзоре, по результатам работы LHC в 2010 и 2011 годах никаких существенных отклонений от Стандартной модели в поведении топ-кварков не видно.

Полгода назад в ЦЕРНе прошла мини-конференция, посвященная 40-летию церновского адронного коллайдера ISR (Intersecting Storage Rings, «Пересекающиеся накопительные кольца»). Материалы этой конференции появились на днях в архиве е-принтов. Они будут полезны тем, кто интересуется историей ускорительной науки и хочет получше узнать путь, приведший физиков к Большому адронному коллайдеру.

ISR — это первый в мире протонный коллайдер, то есть ускоритель на встречных пучках. Думать над ним начали в ЦЕРНе еще в конце 50-х годов, но заработал он только в 1971 году, после нескольких лет технологических поисков. К тому моменту уже были реализованы только электронные и позитронные встречные пучки, но все эксперименты с протонами и легкими ядрами ставились на неподвижной мишени. Переход к встречным пучкам позволил резко поднять энергию в системе центра масс и проложил дорогу для всех последующих адронных установок, в частности для Большого адронного коллайдера. В материалах конференции подробно рассказывается про историю создания ISR, про технические трудности, которые пришлось преодолевать физикам, про новые решения в ускорительной и детекторной технологиях (в частности, именно на ISR были впервые реализованы детекторы Roman Pots), и наконец про полученные на ISR физические результаты.

Как сообщается в церновском пресс-релизе, утром 4 июля в ЦЕРНе пойдет специальный семинар, на котором будут представлены новые данные по поиску хиггсовского бозона на двух главных детекторах Большого адронного коллайдера — ATLAS и CMS. Как сам семинар, так и запланированная после него пресс-конференция будут транслироваться онлайн через церновскую службу webcast.

Кроме того, 12 июля в ЦЕРНе же будет представлено еще несколько докладов с новыми результатами LHC, подготовленными специально для главной конференции года по физике частиц ICHEP-2012.

С 4 по 11 июля в Мельбурне пройдет центральная конференция года по физике элементарных частиц — ICHEP-2012. Именно на ней будут обнародованы новые результаты работы Большого адронного коллайдера. В частности, 9 июля будут представлены новые результаты по поиску хиггсовского бозона, и, вполне вероятно, уже тогда будет официально объявлено о его открытии.

Полгода назад об открытии мезона χ_b(3P) сообщила коллаборация ATLAS. Три недели назад частицу Ξ_b^*0 обнаружил детектор CMS. А на днях уже коллаборация LHCb объявила о наблюдении двух новых частиц в семействе Λ_b-барионов. И хотя это действительно новые частицы, со своими массами, процессами рождения и каналами распада, их существование не вызывает у физиков никакого удивления.

Большой адронный коллайдер продолжает набор данных на энергии протонных столкновений 8 ТэВ. Светимость ускорителя уже достигает 5·10³³ см^–2·сек^–1, то есть половины от проектного значения. В каждом пучке циркулирует по 1380 протонных сгустков, что вдвое меньше проектного числа, а переход на «полную загрузку» ожидается только через 2 года. Всего за месяц полноценной работы в 2012 году детекторы ATLAS и CMS набрали уже по 2 fb^–1 статистики (см. график на сайте ЦЕРНа), и еще примерно такой же объем данных ожидается до середины июня. Для сравнения, объем данных за весь 2011 год составлял около 5 fb^–1 в расчете на детектор.

Параллельно с набором статистики идет и обработка всего объема накопленных данных. Ожидается, что к началу июля будут готовы новые результаты поисков хиггсовского бозона и суперсимметрии; они должны быть представлены на главной конференции года по физике частиц ICHEP-2012, которая пройдет с 4-го по 11 июля в Мельбурне.

В пятницу 16 марта на Большом адронном коллайдере был поставлен новый рекорд: протоны были впервые разогнаны до энергии 4 ТэВ. Планируется, что именно на такой энергии LHC будет работать весь 2012 год. Подробности касательно того, как идет подготовка к работе коллайдера, можно отслеживать на странице технических новостей LHC.

В среду 14 марта, впервые в 2012 году, в Большом адронном коллайдере вновь начали циркулировать протонные пучки. Текущее состояние ускорителя можно, как обычно, отслеживать через онлайн-мониторы. Пока всё идет штатно, включая и неизбежные мелкие технические накладки, которые, впрочем, оперативно устраняются. В ближайшие дни будут проведены стандартные технические процедуры: синхронизация пучков, коррекция их орбиты, увеличение энергии, сжатие, наращивание интенсивности и так далее. В согласии с расписанием работы LHC на 2012 год, ближайшие три недели будут посвящены подобным манипуляциям с пучками, а набор научных данных возобновится лишь в апреле.

На конференции Moriond 2012, в секции, посвященной исследованию свойств топ-кварков, были представлены новые результаты Тэватрона, касающиеся топ-анти-топ-асимметрии. Это один из самых сильных намеков на Новую физику, полученный на Тэватроне, и одна из главных его надежд на открытие чего-то по-настоящему нового. Топ-анти-топ-асимметрия состоит в предпочтении топ-кварков разлетаться после рождения в две разные полусферы. Небольшая (около 5%) асимметрия предсказывается и в Стандартной модели, но Тэватрон упорно «видит» в несколько раз больший результат, на уровне 20%. Это один из редких примеров нестандартных эффектов, в которых два детектора Тэватрона согласны друг с другом. Год назад аномально сильную асимметрию со статистической значимостью выше 3 стандартных отклонений сообщила коллаборация CDF, а полгода спустя этот результат подтвердила DZero.

Текущий статус этих исследований был представлен в докладе Top quark production at the Tevatron. Там сообщается, что коллаборация CDF в полтора раза увеличила статистику, на которой проводился этот анализ (с 5,1 до 8,7 обратных фемтобарн). Новый анализ подтверждает сильную топ-анти-топ-асимметрию. Она, правда, слегка уменьшилась и составляет сейчас (16,2 ± 4,1 ± 2,2)%, что тем не менее заметно отличается от Стандартной модели. Кроме того, CDF по-прежнему видит сильную зависимость асимметрии от инвариантной массы топ-анти-топ-пары (в этом измерении CDF и DZero расходятся).

Новый результат CDF поддерживает интригу: ведь LHC никакой асимметрии, выходящей за рамки Стандартной модели, не видит. С другой стороны, тут LHC Тэватрону не указ, поскольку Тэватрон является протон-антипротонным коллайдером, и на нём подобные эффекты проявляются на порядок сильнее, чем на LHC. Было бы интересно теперь дождаться новых данных DZero и увидеть их объединение с данными CDF.

На проходящей сейчас двухнедельной конференции Moriond 2012 были представлены, среди прочего, и новые результаты Большого адронного коллайдера по поиску новых частиц и эффектов, отсутствующих в Стандартной модели. Напомним, что эксперименты на LHC позволяют физикам искать самые разнообразные новые частицы, предсказываемые огромным числом теоретических моделей. До сих пор, однако, никаких подобных частиц найдено не было (см. сводку результатов LHC по поиску суперсимметрии и экзотических частиц по состоянию на февраль 2012 года).

На конференции Moriond 2012 сообщения экспериментальных групп касались поиска суперсимметричных частиц, поиска необычных хиггсовских бозонов, появляющихся в неминимальных вариантах хиггсовского механизма, охоты за частицами темной материи, лептокварками, резонансами, возбужденными состояниями фермионов и т. д. Общий результат всех этих исследований остается прежним: никаких указаний на существование частиц вне Стандартной модель в данных LHC пока не видно.

Представление об объеме и разнообразии проведенных исследований сможет дать чрезвычайно информативный доклад Beyond SM searches in ATLAS and CMS.

Подробный список представленных на конференции результатов детектора CMS по поиску новых частиц см. на странице Physics Analysis Summaries for Moriond Conference, а сводку результатов детектора ATLAS можно найти на странице ATLAS Exotic Searches.

С 3-го по 17 марта в альпийском курортном городке Ла-Тюйль проходит одна из ключевых весенних конференций по физике элементарных частиц — Rencontres de Moriond 2012. Первая неделя посвящена электрослабым взаимодействиям и гипотетическим теориям объединения, вторая — сильным взаимодействиям и космологии. Один из самых ожидаемых результатов в электрослабой секции — данные по поиску хиггсовского бозона.

Исследования на Большом адронном коллайдере включают среди прочего и такой важный пункт, как проверка разнообразных экзотических идей, предложенных теоретиками (см. краткую сводку результатов по состоянию на февраль 2012 года). Десять лет назад была высказана гипотеза, что гравитация может стать сильной при энергиях столкновения в несколько ТэВ, а значит, в принципе способна привести к рождению и моментальному распаду микроскопических черных дыр на Большом адронном коллайдере. Такие события можно будет легко отличить от других процессов по характерным особенностям продуктов распада, и их обнаружение стало бы замечательным открытием коллайдера.

Поиск событий, похожих на рождение и распад микроскопических черных дыр, начал вестись с первых дней работы коллайдера. В 2010 году, после накопления скромной статистики 0,035 fb^–1, коллаборация CMS обнародовала первые результаты этого поиска: признаков рождения черных дыр не обнаружено, и если они и существуют, их масса должна превышать несколько ТэВ. Подробности об этом исследовании и о том, как вообще ищут черных дыры на коллайдере, см. в нашей новости Микроскопических черных дыр на LHC не видно.

На днях коллаборация CMS обновила свои результаты; статья с результатами исследования появилась в архиве е-принтов (arXiv:1202.6396). Объем обработанной статистики возрос в сто с лишним раз, что позволило существенно улучшить чувствительность анализа (иными словами, детектор стал чувствовать намного более редкие события). Результат, однако, не изменился: проявлений рождения и распада черных дыр по-прежнему не видно. Ограничение снизу на массу черных дыр возросло незначительно и составляет от 3,8 до 5,3 ТэВ в зависимости от модели. Существенно улучшить это ограничение при нынешней энергии коллайдера уже не удастся.