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
Картинка дня
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
на Youtube
в Instagram



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


Данные 2016 года окончательно закрыли недавний намек на суперсимметрию

Распределение прошедших отбор событий по инвариантной массе лептонной пары по данным ATLAS 2015 и 2016 годов

В начале 2015 года коллаборации ATLAS и CMS заявили, что видят намеки на отклонения от Стандартной модели. Детектор ATLAS видел отклонение в форме пика при массе Z-бозона на графике инвариантных масс лептонной пары, а CMS видел клинообразные превышение при инвариантной массе строго меньше Z-бозона. Ранее в 2016 году коллаборация CMS уже признала, что с учетом новых данных ее намек пропал. К концу года к такому же выводу пришли и сотрудники ATLAS.


18.01 | LHC | Комментарии (6)

Блог проекта AMVA4NewPhysics рассказывает о тонкостях анализа данных LHC

Все крупные проекты по физике элементарных частиц включают в себя и образовательные инициативы. Это касается не только экспериментальных групп, работающих с конкретной установкой, но и коллективных грантов. Один из примеров таких грантов с мощной образовательной составляющей — это проект AMVA4NewPhysics, финансируемый европейской научной рамочной программой Horizon2020 через программу Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network. Проект AMVA4NewPhysics связывает девять научных коллективов по физике элементарных частиц и несколько партнерских организаций в единую научно-образовательную сеть. Задача проекта — разработать и внедрить еще более мощные статистические методы для анализа данных Большого адронного коллайдера, а также обучить этим методам молодых исследователей.

В рамках этого проекта активно ведется коллективный научно-популярный блог, посвященный тонкостям анализа данных LHC. Некоторые из записей этого блога вполне адаптированы для широкой публики, интересующейся работой коллайдера. Например, в сообщении Brazil Bands: What Are They? рассказывается о том, как «читать» традиционный зелено-желтый график поисков новых частиц или явлений. Его часто называют «бразильским» — по цветам бразильского флага. Читатели нашего проекта неоднократно с ним встречались еще несколько лет назад, когда хиггсовский бозон искали на Тэватроне и LHC (см., например, новость Представлены первые серьезные данные LHC по поиску бозона Хиггса).

Другая история про статистический анализ, Story of a Failed Resonance, касается недавнего «открытия» на DZero нового тетракварка и последовавшего почти сразу закрытия его экспериментом LHCb (см. наши сообщения Тэватрон нашел еще один тетракварк и LHCb ставит под сомнение реальность обнаруженного недавно тетракварка X(5568)). Другие сообщения рассказывают о тонкостях работы различных алгоритмов анализа данных.

Хотя блог ориентирован на молодых исследователей и потому технически чуть более сложен, чем наш проект, его всё равно можно порекомендовать всем, кто интересуется работой LHC. К тому же многие сообщения касаются не непосредственно науки, а повседневной жизни молодых исследователей в разных странах.


17.01 | LHC | Комментарии (4)

Детекторы LHC готовятся к режиму «LHC на высокой светимости»

В соответствии с утвержденным ЦЕРНом долгосрочным планом работы Большого адронного коллайдера, нынешний сеанс Run 2 продлится до конца 2018 года. Затем в 2020–2022 годах пройдет сеанс Run 3, а начиная примерно с 2025 года коллайдер вступит в новую фазу — HL–LHC, то есть «LHC на высокой светимости». Предполагается, что мгновенная светимость коллайдера возрастет по сравнению с нынешним уровнем в 4–6 раз. Но во столько же раз возрастет и «эффект нагромождения» (pile-up): при каждом пересечении сгустков будет происходить по 100–200 отдельных независимых протон-протонных столкновений, в каждом из которых будут рождаться многочисленные адроны. Распутать следы от этих столкновений станет еще сложнее, и к тому же резко возрастет радиационная нагрузка на сам детектор и на его электронику. Для того чтобы справиться со всеми этими требованиями, понадобится серьезная модернизация всех детекторных компонентов.

Хотя все эти сложности придется преодолевать только в следующем десятилетии, работа над проектом модернизации детекторов ведется уже давно. В октябре 2016 года под эгидой Европейского комитета по будущим ускорителям (ECFA) пошла третья рабочая конференция, посвященная всему этому кругу вопросов. Слайды с презентациями находятся в свободном доступе на сайте конференции, краткий рассказ о ней опубликован на сайте ЦЕРНа. В докладах обрисован текущий статус работ и планы на будущее в каждом из крупных детекторов LHC, а также обсуждаются общие технические трудности, в частности система охлаждения и радиационно-стойкая электроника. Планирование апгрейда детекторов для HL–LHC должно завершиться в 2017 году публикацией подробных технических проектов (TDR, Technical design report). После их одобрения начнется фаза изготовление и тестирования прототипов.


29.12.2016 | LHC | Комментарии (14)

Опубликована видеозапись лекции Игоря Иванова про Большой адронный коллайдер

Фонд Траектория опубликовал видеозапись научно-популярной лекции «Большой адронный коллайдер: сезон второй», которую Игорь Иванов прочитал 11 ноября в рамках Фестиваля премии «Просветитель» в Президентском физико-математическом лицее №239 Санкт-Петербурга. Лекция начинается с краткого введения в физику элементарных частиц и описания Стандартной модели и ее недостатков. Затем рассказывается про то, как устроен и как работает коллайдер, перечисляются некоторые результаты первого сеанса его работы, а завершается лекция историей со злополучным двухфотонным всплеском на 750 ГэВ и реакцией на него научного сообщества. Что касается практической пользы от исследований элементарных частиц — вопрос, который часто задают на таких лекциях, — то про это рассказывается в другой лекции Игоря Иванова: «Отсыпьте мне сто грамм частичек!».


28.12.2016 | LHC | Комментарии (5)

Вышел подробный обзор о форвард-физике на LHC

В журнале Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics опубликован в открытым доступе 350-страничный обзор LHC forward physics, посвященный так называемой форвард-физике на Большом адронном коллайдере; препринт этой статьи есть в архиве е-принтов (arXiv:1611.05079). Форвард-физикой, или адронной дифракцией, традиционно называют подраздел физики сильных взаимодействий, изучающий такие столкновения адронов большой энергии, в которых все рожденные частицы летят почти вперед (отсюда и слово forward). На диаграмме быстрота-угол такие события характеризуются большой щелью по быстроте. За такие события отвечает коллективный сильновзаимодействующий объект померон и другие подобные образования. Изучение закономерностей таких событий позволяет «прощупать» сильные взаимодействия с новой стороны, недоступной в других процессах, поэтому форвард-физика фигурирует отдельным пунктом в научной программе LHC.

Мы уже писали о нескольких примерах таких исследований: TOTEM изучил упругое рассеяние протонов в недоступной ранее области, ATLAS измерил полное сечение протонных столкновений, Блог ATLAS рассказывает о тонкостях изучения «мягких» адронных процессов и другие. Опубликованный обзор подробно освещает теоретическую сторону дела этих и других таких процессов, технические аспекты работы детекторов, а также полученные на LHC результаты.


20.12.2016 | LHC | Комментарии (1)

Вышел подробный отчет о мониторах светимости на LHC

Схема размещения монитора светимости по отношению к точке столкновений (IP) и геометрии пучков

Специальные технические детекторы — мониторы светимости — измеряют светимость в реальном времени. Они представляют собой особые датчики нейтральных частиц, которые установлены в 140 метрах по обе стороны от точки столкновения пучков в детекторах ATLAS и CMS. Публикация в архиве е-принтов подробно рассказывает про устройство, принцип работы, установку и отладку этих детекторов, а также про накопленный за прошедшие годы опыт работы.


17.12.2016 | LHC | Комментарии (21)

Двухструйные события на энергии 13 ТэВ не показали ничего необычного

При выходе на новые рубежи по энергии или светимости физики первым делом проверяют, нет ли в набранных данных каких-то бросающихся в глаза отклонений от Стандартной модели. Один из самых простых вариантов такого анализа — это поиск тяжелых резонансов, то есть подозрительных всплесков сечения рождения того или иного набора частиц при сканировании по их суммарной энергии (а точнее, по инвариантной массе). В последние год-два таких подозрительных всплесков на LHC встречалось немало: это и двухбозонный сигнал при 2 ТэВ, и злополучный двухфотонный всплеск при 750 ГэВ, и некоторые другие отклонения. И хотя они впоследствии были закрыты, физики продолжают поиски, поскольку каждый новый объем данных может скрывать в себе жемчужину.

Недавно коллаборация CMS выпустила статью с результатами поиска новых резонансов в рождении двух адронных струй большой энергии (arXiv:1611.03568). Подробный рассказ о таких событиях см. в нашей прошлогодней новости Многоструйные события при 13 ТэВ не принесли сюрпризов. Тогда обе коллаборации обработали данные 2015 года (интегральная светимость составляла 2–3 fb–1). Сейчас CMS провел этот же анализ на впятеро большей статистике, с интегральной светимостью 12,9 fb–1. Просканировав область инвариантных масс двух адронных струй от 0,6 ТэВ и почти до 8 ТэВ, коллаборация не заметила никаких резонансов: распределение по инвариантной массе оказалось довольно гладким, без существенных всплесков. В рамках разных экзотических моделей были установлены ограничения снизу на массу гипотетических резонансов порядка нескольких ТэВ.


16.12.2016 | LHC | Комментарии (7)

Невидимые распады бозона Хиггса пока не замечены

Бозон Хиггса может распадаться на самые разные комбинации частиц. Многие из них доступны измерению, и все их следует внимательно изучить в поисках хоть каких-то отклонений от Стандартной модели. Среди них есть особенно любопытная возможность — «невидимый распад», то есть распад на частицы, которые не оставляют никакого следа в детекторе. В рамках Стандартной модели такой распад возможен с ничтожной вероятностью — примерно 0,1%; роль невидимых частиц играют две пары нейтрино. Однако в теоретических моделях за пределами СМ часто встречаются новые легкие частицы (например, частицы-кандидаты в темную материю), на которые бозон Хиггса тоже может распадаться. Если в природе реализуется такая ситуация, то вероятность невидимого распада может резко вырасти по сравнению с СМ.

Невидимый распад бозона Хиггса можно обнаружить на LHC по импульсу отдачи, который приобретают другие, обычные частицы, родившиеся вместе с бозоном Хиггса. В столкновении протонов лоб в лоб рождается набор частиц, которые разлетаются в разные стороны. Хиггсовский бозон распадается на невидимые частицы и избегает регистрации, но остальные частицы хорошо видны. Измерив их импульсы, детектор видит дисбаланс поперечного импульса. Набрав статистику таких событий и построив распределения по потерянному импульсу, можно опознать в них «отпечаток» невидимого распада бозона Хиггса.

Поиски таких событий уже проводились в 2013 году, и никакого намека на невидимый распад тогда найдено не было. Сейчас, имея на руках первые данные сеанса Run 2, набранные еще в 2015 году, коллаборация CMS выполнила новый поиск такого распада при энергии столкновений 13 ТэВ. Статья с результатами этого исследования на энергиях 7, 8 и 13 ТэВ появилась недавно в архиве е-принтов (arXiv:1610.09218). Общий вывод остается тем же, что и раньше: намеков на невидимый распад пока не видно, а ограничение сверху на его вероятность составляет 24% на уровне статистической значимости 95%.

Детектор ATLAS увидел аналогичную картину, но официальная статья этой коллаборации пока не вышла. Впрочем, предварительные результаты обеих коллабораций были представлены еще в августе на конференции ICHEP 2016.


Зимняя пауза продлится до конца марта

План запуска цепочки ускорителей в начале 2017 года

Каждый год Большой адронный коллайдер останавливается на зимние праздники. В 2017 году зимняя пауза продлится на два месяца больше обычного. Это время требуется для многочисленных ремонтных работ и для тщательнейшего тестирования магнитной системы с прицелом на повышение энергии с 13 до 14 ТэВ.


На LHC прошел сеанс протон-ядерных столкновений

Одно из первых протон-ядерных столкновений, зарегистрированных 10 ноября детектором ALICE

По сложившейся уже традиции в конце типичного ускорительного года LHC примерно месяц отводится на столкновения тяжелых ионов для изучения эффектов кварк-глюонной плазмы. В этом году такой сеанс прошел с 10 ноября по 5 декабря, сталкивали протоны и ядра свинца. За это время была накоплена светимость почти 200 nb−1, сейчас все основные коллаборации приступили к анализу данных.


09.12.2016 | LHC | Комментарии (6)

Коллайдерный 2016 год завершен

Ход набора статистики в 2016 году по сравнению с исходными планами, а также в сравнении с другими годами

Работа Большого адронного коллайдера в 2016 году завершилась в ночь на 5 декабря. Собственно протонные столкновения — основной режим работы LHC — финишировали еще за месяц до этого, 27 октября, а последний месяц коллайдер проработал в режиме протон-ядерных столкновений. Благодаря слаженной работе техников, этот год оказался рекордным и по темпам набора статистики, и по суммарному ее объему.


TOTEM изучил упругое рассеяние протонов в недоступной ранее области

Зависимость сечения упругого рассеяния протонов от величины t

Коллаборация TOTEM выложила на днях подробнейший отчет об одном из самых главных своих измерений — упругом протон-протонном рассеянии на малые углы. Ученым удалось достигнуть области интерференции двух типов этого рассеяния — померонного и фотонного обменов — и измерить важную характеристику померона, так называемый ρ-параметр.


Проект Higgs Hunters по вовлечению широкой публики в анализ данных коллайдера выпустил свой первый отчет

Коллаборации, работающие на Большом адронном коллайдере, стараются не замыкаться в себе и постоянно предлагают способы взаимодействия с обществом (см. подраздел новостей LHC Образовательные проекты). Это и образовательные проекты для учителей и школьников, и мероприятия для широкой публики, включая и варианты прямого участия всех желающих в реальной научной работе.

Два года назад мы писали про один такой проект, Higgs Hunters. В нем добровольцам предлагается своими собственными глазами поискать следы необычных распадов хиггсовского бозона, которые компьютерные алгоритмы могут проглядеть. И вот сейчас появился первый отчет, в котором сравнивается способность человека и компьютера опознавать необычные конфигурации событий (A. J. Barr, C. W. Kalderon, A. C. Haas, 2016. ‘That looks weird’ — evaluating citizen scientists' ability to detect unusual features in ATLAS images of LHC collisions). За прошедшее время в проекте поучаствовало 32 тысячи человек со всего мира; они проанализировали свыше миллиона деталей на 39 тысячах показанных им событий. Оказалось, что эффективность опознавания необычных элементов и процент ошибочного срабатывания у людей и у компьютерного алгоритма сравнимы друг с другом. Научные результаты этого упражнения пока не приводятся, однако авторы делают вывод, что налицо явный «аппетит» широкой публики к такого рода проектам.


LHCb не нашла эффектов CP-нарушения в сильных распадах мезонов

Одна из загадок Стандартной модели — это происхождение CP-нарушения (краткое введение и ссылки см. в недавней новости на эту тему). Сейчас достоверно известен только один источник CP-нарушающих эффектов в нашем мире — это слабые взаимодействия. Однако остается неясным, как именно это нарушение там оказалось; такие вопросы выходят за рамки Стандартной модели. В нейтринной физике, похоже, наклевывается второй источник, но его происхождение пока под вопросом. В сильных взаимодействиях CP-нарушение теоретически тоже могло бы работать, но, по какому-то не вполне понятному закону, оно там не проявляется. Наконец, есть очевидный факт: в нашей Вселенной частицы преобладают над античастицами. Это возможно только потому, что в ранней Вселенной сработал еще какой-то механизм CP-нарушения. Но что это был за механизм — пока что совершенно неизвестно.

В поисках ответов на эти вопросы физики ищут процессы, которым помогут взглянуть на CP-нарушение с новой стороны. Так, на днях коллаборация LHCb отчиталась о поиске CP-нарушающих распадов мезонов \(\eta\to\pi^+\pi^-\) и \(\eta'\to\pi^+\pi^-\) (публикация arXiv:1610.03666). Обе исходные частицы, η и η', имеют отрицательную CP-четность, а конечное состояние из двух пи-мезонов — положительную. Получается, в ходе такого распада CP-четность нарушается. С точки зрения кваркового подсчета оба распада не требуют превращений кварков, а значит, в принципе могли бы происходить только за счет сильного взаимодействия — если бы, конечно, оно умело нарушать CP-четность. Но оно не нарушает. Поэтому Стандартная модель предсказывает, что, даже если эти распады и идут, их вероятность совершенно мизерная, меньше 10−17. А это значит, что если вдруг эксперимент их обнаружит, то это укажет на какой-то совершенно новый источник и станет огромным шагом вперед в понимании CP-нарушения.

Коллаборация LHCb сообщает, что, обработав данные Run 1 и первую порцию данных Run 2 и использовав при этом новую методику поиска таких распадов, она никакого достоверного сигнала не обнаружила. Были установлены ограничения сверху на вероятности этих распадов: 16 миллионных для η и 18 миллионных для η'. В будущем, при накоплении статистики, эти ограничения сверху удастся снизить еще больше.


26.09.2016 | LHC | Комментарии (19)

Асимметрия между материей и антиматерией впервые обнаружена в распадах барионов

Коллаборация LHCb, изучающая на Большом адронном коллайдере рождение и распады прелестных адронов, методично выполняет пункт за пунктом своей научной программы и регулярно открывает новые эффекты. Вот и сейчас в своей новой статье Measurement of matter-antimatter differences in beauty baryon decays коллаборация сообщает, что ей впервые удалось обнаружить эффекты CP-нарушения в распадах барионов.

CP-нарушение — это несимметричность законов микромира относительно замены всех частиц на античастицы (C-преобразование) и одновременного отражения всех координатных осей (P-преобразование). Именно благодаря CP-нарушению во Вселенной вещество преобладает над антивеществом и, как следствие, существуют звезды, планеты и мы с вами. То, что законы элементарных частиц сильно несимметричны относительно одного лишь C- или одного лишь P-преобразования, это не так удивительно, поскольку это заложено устройством Стандартной модели. Но вот слабая несимметричность относительно одновременного преобразования C и P — это загадка, ибо Стандартная модель этого не требует. Описать этот эффект в ее рамках можно (и за это, кстати, была дана половина Нобелевской премии по физике за 2008 год), объяснить — нет.

Эффекты CP-нарушения известны физикам уже более полувека. Проявляются они, например, так. Физики изучают определенный распад какой-то частицы и сравнивают его с аналогичным распадом ее античастицы (все дочерние частицы тоже должны быть с приставкой анти-). Если их вероятности не совпадают или же если они имеют разное угловое распределение, то делается вывод о наблюдении различий между свойствами материи и антиматерии — это и есть CP-нарушение.

До сих пор все такие эффекты наблюдались исключительно в распадах и осцилляциях мезонов, то есть частиц, состоящих из кварка и антикварка. В принципе, прелестные барионы (адроны, состоящие из трех кварков, в том числе и b-кварка) тоже могли бы демонстрировать такие эффекты, но их наблюдать намного сложнее. Во-первых, таких барионов рождается меньше, чем мезонов, а во-вторых, их распады более сложные и потому эффекты там более тонкие. Тем не менее теоретики ожидали, что достаточно прозорливый эксперимент (и здесь реверанс в сторону LHCb) мог бы их заметить.

Наконец это произошло. В своей статье Measurement of matter-antimatter differences in beauty baryon decays, появившейся в архиве епринтов неделю назад, коллаборация LHCb рассказывает об изучении распадов \(\Lambda_b\)-бариона (кварковый состав udb) \(\Lambda_b\to p \pi^- \pi^+\pi^-\) и \(\Lambda_b\to p \pi^- K^+K^-\), а также аналогичных распадов их античастиц \(\overline{\Lambda_b}\). Сравнивать количество событий с нужными распадами \(\Lambda_b\) и \(\overline{\Lambda_b}\) не слишком полезно, поскольку погрешность тут большая. Но можно проанализировать кинематические предпочтения в каждом типе распада (какие мезоны куда вылетают) и сравнить уже их.

Этот анализ был проведен на основе всей статистики сеанса Run 1, и он показал заметное отличие от «нулевой гипотезы», то есть от предположения, что никаких CP-нарушающих эффектов нет. Статистическая значимость отклонения составила 3,3σ. Такое число интерпретируется еще не как открытие, а как «указание на существование». Однако поскольку эффект вполне ожидаем, можно рассчитывать, что при обработке сеанса Run 2 он дорастет и до полноценного открытия.


LHCb открыл рекордно редкий адронный распад B-мезонов

Распределение числа событий, прошедших все критерии отбора, по инвариантной массе K+K–-пары. Вклад искомого процесса показан сине-зеленым цветом

Поиск и изучение редких распадов B-мезонов — один из ключевых пунктов научной программы детектора LHCb, да и вообще всего Большого адронного коллайдера. на прошедшей в августе конференции ICHEP 2016, коллаборация LHCb сообщила, среди прочего, об открытии еще более редкого, даже рекордно редкого чисто адронного распада B-мезона — на каон-антикаонную пару \(B^0\to K^+K^-\).


Темп рождения прелестных адронов растет с энергией не так, как предсказывала теория

Отношение сечений рождения прелестных адронов при повышении энергии столкновений с 7 ТэВ до 13 ТэВ

Хотя на прошедшей в августе конференции ICHEP 2016 главный тон задавали коллаборации ATLAS и CMS, много докладов представила и коллаборация LHCb, работающая на специализированном асимметричном детекторе, который заточен под B-физики (то есть изучение рождения и распадов прелестных адронов). И среди этих результатов тоже встречаются загадки, требующие объяснений.


CMS выпустила статью про поиск двухфотонных резонансов

Двухфотонный резонанс при 750 ГэВ, полгода будораживший научное сообщество в физике элементарных частиц, безоговорочно пал под тяжестью данных 2016 года, которые коллаборации ATLAS и CMS обнародовали месяц назад на конференции ICHEP 2016. Тогда, в августе, это были лишь предварительные сообщения, подготовленные к началу конференции. На днях CMS завершила этот анализ и выложила в архиве е-принтов полноценную статью (Search for high-mass diphoton resonances in proton-proton collisions at 13 TeV and combination with 8 TeV search). Вердикт двухфотонному пику остался неизменным: никакого намека на этот резонанс, а также на резонансы при какой-либо иной массе, в новых данных нет.


Отклонение, напоминавшее заряженный бозон Хиггса, исчезло

Загадки LHC. Заряженный бозон Хиггса

В конце прошлого года коллаборация ATLAS, завершая обработку результатов сеанса Run 1, сообщила о намеках на отклонение в канале рождения топ-антитоп пары вместе с b-кварками. Топ-кварки регистрировались по адронным распадам плюс один лептон. В зависимости от количества родившихся струй было проведено несколько вариантов анализа. После их объединения оказалось, что суммарное число событий несколько выше, чем ожидалось от одного лишь фона Стандартной модели. Отклонение напоминало проявления рождения и адронного распада заряженного бозона Хиггса, а его статистическая значимость достигала 2,4σ. Подробнее о той работе см. в новости ATLAS видит отклонение, напоминающее заряженный бозон Хиггса.

Надо сказать, что фоновое рождение нескольких адронных струй и b-кварков — это процесс, который трудно рассчитать теоретически. Какое бы численное моделирование ни использовалось, в конце все равно приходится подправлять описание фона с учетом накопленных данных. Поэтому хотя ATLAS в декабре и сообщила о некотором отклонении, она отметила, что оно вполне может оказаться артефактом не вполне корректного учета фона.

В августе этого года ATLAS повторила этот анализ на статистике 2016 года; предварительное сообщение за номером ATLAS-CONF-2016-089 доступно на сайте группы. Отклонение исчезло. Было установлено ограничение сверху на сечение рождения заряженного бозона Хиггса разных масс с последующим его распадом на топ-анти-b-пару, и это ограничение находилось в теоретически ожидаемом диапазоне. ATLAS проверила также другой распад заряженного бозона Хиггса (на тау-лептон и нейтрино) и тоже ничего необычного там не нашла (см. публикацию ATLAS-CONF-2016-088). Таким образом, мелькнувшая было новая загадка LHC так же быстро закрылась.


Коллайдер выполнил техническую программу-минимум на этот год

Темп набора статистики протонных столкновений в детекторе ATLAS в разные годы работы

Когда в начале этого года специалисты составляли расписание работы Большого адронного коллайдера, они рассчитывали накопить в 2016 году интегральную светимость 25 fb−1. И этот — довольно консервативный — план уже выполнен: несмотря на мелкие поломки и вызванные ими простои в работе, к концу августа оба главных детектора накопили запланированную на этот год светимость. Сейчас набор данных продолжается.


ICHEP 2016: Тяжелых экзотических частиц по-прежнему не видно

Событие рождения двух адронных струй с инвариантной массой 7,7 ТэВ

На прошедшей конференции ICHEP 2016 были представлены результаты по поиску каких-либо отклонений в рождении следующих комбинаций частиц: две или больше адронные струи, парное рождение b-струй, электрон-позитронные или мюон-антимюонные пары, лептонные пары одинакового знака заряда, двухфотонные пары, пары Zγ, и другие. Ни в одном из каналов никаких отклонений с глобальной статистической значимостью выше 1,5σ обнаружено не было.


Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден

В прошлом году коллаборация LHCb неожиданно для всех сообщила об открытии пентакварка — адрона, состоящего из четырех кварков и одного антикварка (подробности читайте в новости Открыт адрон нового типа — пентакварк со скрытым очарованием, «Элементы», 15.07.2015). В принципе, законы сильного взаимодействия не запрещают кваркам собираться в такие комбинации, но по какой-то причине они долгое время физикам не встречались. В начале 2000-х годов вокруг этого вопроса даже разыгралась настоящая драма, когда несколько разных экспериментов сначала бодро заявляли о наблюдении легкого пентакварка, а потом столь же дружно закрыли его после набора большей статистики. Краткий исторический экскурс со ссылками можно найти в заметке В. Копелиовича «Продолжение пентакварковой драмы» и в упомянутой выше новости.

После тех событий физики довольно настороженно относятся к сообщениям о наблюдении экзотических адронов, и в особенности пентакварков. Однако приведенные LHCb свидетельства в пользу существования новой тяжелой частицы Pc(4450)+ с кварковым составом uudc-анти-c (пентакварка со скрытым очарованием) были настолько впечатляющими, что мало кто сомневался в его реальности. Достаточно сказать, что статистическая значимость отклонения достигала 12σ, а фаза амплитуды вырисовывала красивую петлю на диаграмме Аргана, характерную для полноценной новой частицы. На самом деле, в данных тогда было и второе пентакварковое отклонение Pc(4380)+ со статистической значимостью 9σ, но его интерпретация в терминах новой частицы не выглядела столь однозначной.

На днях коллаборация LHCb окончательно развеяла все сомнения в реальности этих частиц. В журнале Physical Review Letters вышли две подряд статьи коллаборации, посвященные этой теме. В одной из них дается новое, улучшенное описание того же самого процесса распада тяжелого бариона \( \Lambda_b^0 \to J/\psi K^- p \), в котором пентакварки и были обнаружены. В новом анализе коллаборация устранила последнюю лазейку, которая в принципе могла бы скомпрометировать вывод, — плохо учитываемый вклад множества резонансов в каон-протонной системе. Сейчас LHCb проанализировал данные таким способом, который уже не зависит от предположений об этой системе, — и на уровне статистической значимости около 10σ необходимость в пентакварковых резонансах остается.

Во второй статье LHCb сообщает об аналогичном анализе другого распада, \( \Lambda_b^0 \to J/\psi \pi^- p \). Замена К-мезона на пион меняет форму распределения и вклады от посторонних резонансов (на этот раз, в пион-протонной системе). Тем не менее, анализ показал, что одними только известными частицами данные не объяснить. На уровне статистической значимости как минимум 3σ требуется вводить один или оба пентакварка, либо тетракварк Zc(4200), обнаруженный ранее в эксперименте Belle. Наилучшее описание возникает при учете всех трех экзотических частиц. Таким образом, этот процесс дополнительно подкрепляет открытие тяжелых пентакварков со скрытым очарованием.


ICHEP 2016: Всплеск при 2 ТэВ закрыт

Событие рождения пары W или Z-бозонов с адронным распадом каждой из частиц
Загадки LHC. WZ-пик при 2 ТэВ

Год назад коллаборация ATLAS доложила, что видит в данных Run 1 по распадам пар W и Z-бозонов превышение при энергии 2 ТэВ. Однако более поздние публикации коллаборации поставили под сомнение реальность этого отклонения, а обнародованные на конференции ICHEP 2016 данные ставят точку в этой истории: сейчас ни о каком отклонении речи уже не идет.


Опубликованы первые результаты эксперимента MoEDAL

Гипотетический магнитный монополь

Эксперимент MoEDAL ищет гипотетические тяжелые стабильные высокоионизирующие частицы. Это могут быть экзотические частицы с электрическим зарядом, многократно превышающим заряд электрона, либо магнитные монополи. Недавно вышла статья с результатами анализа первого сеанса работы детектора, проходившего с сентября по декабрь 2012 года. Результат этого поиска оказался отрицательным.


Обновление страницы «Загадки Большого адронного коллайдера»

Обновился раздел Загадки Большого адронного коллайдера, посвященный отклонениям от Стандартной модели, которые обнаружил коллайдер. Сейчас там запечатлена ситуация по состоянию на июль 2016 года, непосредственно перед судьбоносной конференцией ICHEP 2016. Новый срез этой постоянно меняющейся картины будет сделан через пару месяцев.


11.08.2016 | LHC | Комментарии (7)

ICHEP 2016: ttH-аномалия пока держится

Событие-кандидат в рождение комбинации топ-антитоп-хиггс с многолептонным каналом распада
Загадки LHC. Комбинация топ-антитоп-хиггс

Хотя хиггсовский бозон выглядит в данных Большого адронного коллайдера очень стандартным, пара любопытных отклонений от Стандартной модели у него всё же обнаружилась по итогам сеанса Run 1. Одно из них — это аномально высокая вероятность рождения бозона Хиггса вместе с топ-антитоп-кварковой парой, или ttH-отклонение. Это один из редких каналов рождения бозона Хиггса, довольно сложный для выделения. Физики вообще не рассчитывали его увидеть в данных Run 1, но, к своему удивлению, увидели.


11.08.2016 | LHC | Комментарии (23)

ICHEP 2016: намеков на суперсимметрию, за одним исключением, пока не видно

Поиск суперсимметрии в результатах 2016 года стал одной из тем, по которым коллаборации ATLAS и CMS представили на конференции ICHEP 2016 больше всего докладов (см. материалы параллельной сессии Beyond the Standard Model, а также список подготовленных для конференции статей ATLAS и CMS). Такое изобилие связано с тем, что суперсимметрия, в зависимости от конкретной реализации, может проявляться самыми разными способами, и все их физики хотят изучить.

Подавляющее большинство представленных результатов не показали никакого существенного отклонения от Стандартной модели. Впрочем, в одном из каналов поиска ATLAS обнаружил занятное отклонение: было зарегистрировано 35 событий при ожидаемом фоне 17±2. Формально, это отклонение имеет статистическую значимость 3,3σ (см. публикацию ATLAS-CONF-2016-050). Но ему пока не стоит придавать большого значения: при таком большом разнообразии вариантов поиска где-нибудь флуктуации такого масштаба могли произойти. Тем не менее в будущем этот канал потребуется изучить более внимательно.


ICHEP 2016: CMS подбирается к ширине хиггсовского бозона

Как мы уже сообщали, хиггсовский бозон отлично виден в данных 2016 года, в том числе и через распад на ZZ-пару. Когда представитель коллаборации CMS рассказывал на конференции ICHEP 2016 про этот канал, он отметил еще один побочный результат, который можно отсюда получить: ограничение сверху на ширину бозона Хиггса.

Вообще, ширина нестабильной частицы — это как бы неопределенность ее массы, возникающая из-за того, что частица не живет бесконечно долго. Чем меньше время жизни частицы, тем большее ее ширина. Измерив ширину, можно проверить, например, не распадается ли она на какие-то невидимые детектором частицы (а некоторые модели Новой физики как раз предполагают, что хиггсовский бозон на это способен).

Для стандартного бозона Хиггса предсказывается ширина 4,1 МэВ. Это слишком мало, чтобы измерить ее напрямую, поскольку погрешности измерения энергий частиц на LHC составляют сотни МэВ. Однако несколько лет назад был предложен, а затем и реализован косвенный метод — через сравнение ZZ-рождения прямо на хиггсовском пике и вдали от него (объяснение и первые результаты см. в новости Новый метод позволил наложить рекордное ограничение на время жизни хиггсовского бозона). Два месяца назад сюда же был включен WW-канал распада. Окончательное ограничение сверху на ширину бозона по результатам Run 1 составило 13 МэВ — всего втрое больше ожидаемого значения.

И вот сейчас CMS провела аналогичный анализ данных 2016 года (публикация CMS HIG-16-033). Ограничение сверху получилось далеко не таким впечатляющим, как раньше: ширина < 41 МэВ. Связано это, по-видимому, со статистическими флуктуациями в данных. В Run 1 флуктуация была отрицательная (и ограничение получилось куда более жестким, чем рассчитывали), а в Run 2 — положительная (и потому ограничение оказалось хуже ожидаемого). Так или иначе, по мере дальнейшего набора статистики точность будет возрастать, и рано или поздно коллайдер сможет измерить ширину хиггсовского резонанса.


ICHEP 2016: Добавлены новые штрихи к «портрету» бозона Хиггса

Пример события в детекторе CMS с одинокой адронной струей, уносящей поперечный импульс около 1,5 ТэВ

Данные ATLAS и CMS, набранные буквально за пару месяцев 2016 года, уже показывают нам столь же подробный «портрет» хиггсовского бозона, как и весь трехлетний сеанс Run 1. Так, в двух основных каналах распада бозона — на два фотона и на ZZ-пару — хиггсовский сигнал уже виден на уровне статистической значимости 10σ. А это значит, что можно приступать к исследованию всех остальных его свойств.


ICHEP 2016: Хиггсовский бозон отлично виден в новых данных

Рис. 1. Доклады на одной из параллельных секций конференции ICHEP 2016

В первый рабочий день конференции ICHEP 2016 коллаборации ATLAS и CMS показали целый ряд хиггсовских результатов на основе статистики, набранной уже в этом году. Одновременно с этими докладами на сайтах коллабораций появились предварительные статьи с подробностями анализа. В максимально сжатом виде, результат таков: хиггсовский бозон прекрасно виден в данных 2016 года практически на том же месте и с теми же свойствами, и коллайдер приступил к еще более детальному его изучению.


Пленарные доклады ICHEP 2016 будут транслироваться онлайн

После трех первых дней, забитых под завязку докладами по всем направлениям современной физики элементарных частиц, конференция ICHEP 2016 меняет темп и переходит к обзорным пленарным докладам. 8 августа пленарная сессия откроется историческими докладами про открытие нейтринных осцилляций (Нобелевская премия — 2015) и гравитационных волн (видимо, Нобелевская премия — 2017) и затем перейдет к текущим коллайдерным новостям. Гвоздь программы — два доклада с обзором самых важных результатов, которые были получены на LHC в 2016 году и представлены на прошлой неделе.

Вся эта сессия будет транслироваться онлайн через церновский сервис webcast. Начало трансляции — 9:00 местного времени (17:00 Мск).


Двухфотонный пик исчез в новых данных коллайдера

Рис. 1. Участники конференции ICHEP 2016 полностью забили конференционную аудиторию и стоят в дверях в ожидании новостей про двухфотонный пик
Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

На конференции ICHEP 2016 обнародованы новые результаты Большого адронного коллайдера по загадочному двухфотонному пику при массе 750 ГэВ, намеки на который появились полгода назад. Сейчас, на основе вчетверо большей статистики, коллаборации ATLAS и CMS вынесли однозначный приговор: в новых данных никакого намека на этот пик нет. То, что будоражило физиков-теоретиков последние месяцы, оказалось статистической флуктуацией.


Онлайн: ATLAS и CMS раскрывают новые данные про загадочный двухфотонный всплеск

Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

На проходящей в эти дни конференции ICHEP 2016 широким потоком идут новые результаты с коллайдера, полученные буквально в последние дни. В пятницу утром (17:00 Мск), в двух коротких докладах, коллаборации ATLAS и CMS раскроют главную интригу этого года: они расскажут, подтверждается или нет загадочный двухфотонный всплеск при массе 750 ГэВ, обнаруженный полгода назад и породивший среди физиков небывалый ажиотаж.

Сразу после этого в ЦЕРНе состоится семинар на ту же тему. И наконец, ровно в то же время (18:00 Мск) в Чикаго состоится мероприятие для прессы с вопросами к представителям коллабораций, которое будет транслироваться онлайн через сервис webcast.

Остается добавить, что CMS отчасти убил интригу, выложив заранее графики с будущего доклада и только через пару часов закрыв их паролем. Тем не менее в комментариях к этой новости мы будем вести онлайн-репортаж о развитии событий вокруг этой загадки коллайдера.


Коллайдер набирает статистику рекордными темпами

Темп набора светимости в 2016 году по сравнению с прошлыми годами и с запланированными на этот год показателями

В последние два месяца работы коллайдер набирал данные рекордными темпами, которые превосходили не только достижения всех предыдущих лет, но и запланированные на этот год показатели. В результате к началу августа каждым из двух основных детекторов коллайдера, ATLAS и CMS, была накоплена интегральная светимость почти 20 fb–1. Если нынешние темпы работы сохранятся, к концу года интегральная светимость может достичь 50 fb–1.


03.08.2016 | LHC | Комментарии (8)

В Чикаго стартует конференция ICHEP 2016

С 3 по 10 августа в Чикаго пройдет ключевая конференция года по физике элементарных частиц ICHEP 2016. Она соберет более тысячи участников, а ее научная программа охватит все разделы физики частиц: коллайдерные эксперименты, физику нейтрино и превращений мезонов, астрофизические разделы физики частиц, различные направления теории, развитие ускорительных, детекторных и вычислительных технологий, образовательные проекты. Работу конференции будут сопровождать многочисленные мероприятия-спутники, в частности встречи комитетов, планирующих будущие эксперименты в физике частиц.

Для самих физиков наиболее любопытной и будоражащей воображение частью научной программы станут доклады о новых результатах Большого адронного коллайдера. Напомним, что в прошлом году на коллайдере стартовал сеанс Run 2 с энергией протонных столкновений 13 ТэВ, однако объем данных был тогда набран небольшой. Тем не менее 2015 год принес сюрприз — двухфотонный всплеск с массой 750 ГэВ, что породило лавину теоретических статей с объяснениями отклонения. Статистика, накопленная в этом году, превышает прошлогоднюю уже в пять раз. Поэтому физики надеются надежно подтвердить или закрыть это и другие подобные отклонения, накопившиеся за время работы коллайдера.

В первые дни работы конференции в параллельных секциях будет представлена основная часть докладов, в том числе и по поиску Новой физики. Новые результаты по двухфотонным резонансам запланированы на пятницу 5 августа, на 9 утра (17:00 по московскому времени). На час позже в ЦЕРНе будут представлены более подробные доклады с теми же результатами. «Элементы» будут вести текстовую трансляцию этих докладов.


ATLAS закрывает WH-превышение при 1,8 ТэВ

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

В данных сеанса Run 1 было выявлено сразу несколько подозрительных отклонений от Стандартной модели в области инвариантных масс около 2 ТэВ. Одно из них — это намек на WH-пик с массой 1,8 ТэВ, проступавший в данных CMS. Этот всплеск мог бы напоминать новую тяжелую частицу, которая распадалась на W-бозон и хиггсовский бозон, если бы не одна странность: превышение наблюдалось только в одном канале распада WH-пары, когда W распадался на электрон и нейтрино. Тем не менее коллаборация CMS в январе этого года честно отчиталась о проделанной работе и сообщила, что пик остается.

До сих пор речь шла только о данных Run 1. Недавно физики стали выдавать первые результаты Run 2, полученные на основе статистики 2015 года. И вот на днях коллаборация ATLAS перепроверила этот и другие похожие процессы в данных 2015 года и опубликовала свои результаты. Конкретно, изучалось рождение WH- или ZH-пар с последующим распадом W или Z на лептоны и хиггсовского бозона — на b-кварки (самый вероятный канал распада). Было проведено несколько вариантов анализа, но во всех них наблюдалось согласие со Стандартной моделью.

Таким образом, тот всплеск, который увидел детектор CMS в прошлом году, скорее всего, является статистической флуктуацией, а не эффектом Новой физики. Впрочем, для пущей надежности стоит дождаться новых результатов CMS.


Напоминавшее суперсимметрию отклонение в данных CMS Run 1 закрыто

Загадки LHC. Поиск суперсимметрии

Среди многочисленных поисков суперсимметрии, которые провели коллаборации ATLAS и CMS, разбираясь с данными сеанса Run 1, обнаружилось два любопытных отклонения, по одному на каждую коллаборацию. Оба отклонения наблюдались в одном и том же процессе — рождение лептонных пар, адронных струй, плюс сильный дисбаланс поперечного импульса, — однако в разных областях инвариантных масс лептонов. ATLAS видела заметное превышение в области около 90 ГэВ (то есть прямо на Z-бозонном пике), а CMS заметила подозрительный «клинообразный» сигнал в области ниже Z-пика. Подробности см. в новости Поиски суперсимметрии на коллайдере принесли новую интригу, а также на страницах Поиск суперсимметрии на ATLAS и Поиск суперсимметрии на CMS.

В декабре прошлого года, когда появились самые первые, предварительные еще, данные сеанса Run 2, обе коллаборации отчитались и об этих отклонениях. ATLAS тогда свой сигнал более-менее подтвердила, правда с меньшей статистической значимостью, а вот CMS в новых данных ничего похожего на свой «клинообразный эффект» не обнаружила.

Но это были предварительные выводы. Недавно коллаборация CMS завершила свой анализ данных 2015 года и опубликовала результаты в статье Search for new physics in final states with two opposite-sign, same-flavor leptons, jets, and missing transverse momentum in pp collisions at sqrt(s) = 13 TeV. Вердикт остался тем же, что и полгода назад: никаких намеков на замеченное ранее отклонение в данных Run 2 не обнаружено. Таким образом, одной загадкой CMS стало меньше. Что касается отклонения ATLAS, то тут ситуация пока подвешенная, и для полной картины нужны дополнительные данные.


CMS не видит других примеров «неправильных» распадов хиггсовского бозона

В прошлом году коллаборация CMS огорошила физиков сообщением, что в их данных проступают намеки на распад хиггсовского бозона, невозможный в Стандартной модели (текущую ситуацию см. на страничке Распад бозона Хиггса на мюон и тау). Речь шла про распад на два лептона разного типа, мюон и тау-лептон. Вероятность этого распада получилась чуть меньше процента и отличалась от нуля на 2,4σ. Правда, самые первые данные сеанса Run 2 это отклонение не подтвердили. Но статистика пока была не очень большой, так что «хоронить» это отклонение еще преждевременно.

Тем временем коллаборация CMS завершила поиск в данных Run 1 и других распадов бозона Хиггса на разные лептоны, а именно электрон-мюон и электрон-тау-лептон; публикация группы появилась недавно в архиве е-принтов (Search for lepton flavour violating decays of the Higgs boson to e tau and e mu in proton-proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV). Результаты оказались отрицательными: никаких неожиданностей с электронами CMS не заметила. Были установлены ограничения сверху на вероятности этих распадов.

Впрочем, надо добавить, что для теоретиков эти новости не стали ни сюрпризом, ни ударом. Дело в том, что из данных по другому невозможному в Стандартной модели процессу, распаду мюона на электрон и фотон, уже следует ограничение на распад хиггсовского бозона на e-mu-пару. Так что новые данные CMS, фактически, подтвердили то, что ранее было известно косвенно.


Вышли материалы конференции LHCSki 2016

С 10 по 15 апреля в австрийских Альпах прошла конференция LHCSki 2016, посвященная обсуждению первых результатов коллайдера на энергии 13 ТэВ. Главный акцент был сделан на поисках Новой физики и на теоретической интерпретации тех загадочных отклонений, которые коллайдер обнаружил к настоящему моменту. Недавно в архиве е-принтов появилась общая публикация с материалами конференции (LHCSki 2016 — A First Discussion of 13 TeV Results). Эти материалы могут служить краткой сводкой того, какая картина сложилась в физике элементарных частиц в апреле этого года.


Физики обсуждают двухфотонный пик в контексте будущего линейного коллайдера

Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

Двухфотонный пик при массе 750 ГэВ — самая горячая тема в физике частиц в последние полгода. В 2015 году коллайдер подарил ученым большую надежду на долгожданное открытие Новой физики, и сейчас все с нетерпением ждут новых результатов LHC.

В ситуации, когда выводы могут кардинально поменяться через две недели, может показаться несколько преждевременным обсуждать научную программу по изучению двухфотонного пика на будущем линейном электрон-позитронном коллайдере — ведь если он и будет построен, то только через 10–15 лет. Но авторы появившейся на днях обзорной публикации Implications of the 750 GeV gamma-gamma Resonance as a Case Study for the International Linear Collider так не считают. Вне зависимости от того, подтвердится отклонение или нет, они предлагают рассмотреть двухфотонный пик как тестовый полигон для обкатки научной программы будущего коллайдера.

Дело в том, электрон-позитронный коллайдер сможет намного аккуратнее измерить то, что на LHC проступит лишь в общих чертах. Стратегия изучения должна быть детально разработана и должна опираться и на конструкционные особенности детекторов, и на результаты моделирования. Если раньше физики прорабатывали эти аспекты вслепую в рамках тех или иных тестовых предположений, то теперь LHC дал прекрасный тренировочный шанс — разработать всё в мельчайших деталях на примере обнаружившегося двухфотонного отклонения. Какие именно процессы будут самые интересные, на какие вопросы они будут отвечать, как разные процессы будут дополнять друг друга, на какую точность измерений следует рассчитывать — и всё это желательно изучить для самого широкого набора теоретически возможных интерпретаций.

В случае, если обнаруженный пик реален, конечной целью такого упражнения должен стать вывод, какой из рассматриваемых сейчас вариантов следующего крупнейшего ускорителя больше всего подходит для этой задачи.


Предложен новый эксперимент для Большого адронного коллайдера

Рис. 1. Плоскость параметров в теориях с миллизарядами

На днях было опубликовано предложение по запуску на LHC еще одного небольшого эксперимента для поиска так называемых миллизаряженных частиц. Это гипотетические частицы, которые возникают в некоторых теориях Новой физики. Суть предложения в том, чтобы установить на некотором расстоянии от детектора CMS еще один блок, который мог бы компенсировать «слепоту» уже работающего детектора на такие частицы.


Коллайдер достиг проектной светимости

Цикл работы коллайдера под номером 5045, стартовавший в воскресенье вечером, ознаменовался символическим рекордом: пиковая светимость столкновений внутри детектора ATLAS впервые превысила проектное значение 1034 см–2·с–1. Пару недель назад коллайдер уже подбирался вплотную к этому числу, светимость тогда составляла 95% от номинальной. С тех пор было еще увеличено число сгустков в пучке, и коллайдер наконец-то перешагнул заветный рубеж. Никаких особых последствий это иметь не будет, однако приятно, что цель по светимости, заложенная в проект LHC десятилетия назад, наконец-то достигнута. Подробную статистику по всем циклам работы коллайдера можно найти на странице Accelerator Performance and Statistics.


Поиск двухфотонного пика в новых данных ведется слепым анализом

Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

Главный вопрос в физике элементарных частиц за последние месяцы — реален или нет двухфотонный пик при 750 ГэВ, который коллайдер вроде как обнаружил в прошлом году. Ответить на этот вопрос могут только новые данные, и коллайдер их исправно набирает. Сейчас уже накоплено почти в два раза больше событий, чем в прошлом году, и, судя по темпам набора, статистика вырастет еще вдвое к концу июля. Если сигнал реален и будет присутствовать в новых данных на таком же уровне, то на конференции ICHEP-2016 в начале августа будет официально объявлено о его открытии. Про то, что делать при альтернативном развитии событий, физикам сейчас думать не слишком хочется.

В этой ситуации вспоминается прошлогодняя история, когда слухи о неожиданном двухфотонном пике поползли еще за несколько недель до официального доклада. Однако та ситуация сейчас вряд ли повторится — несмотря на то, что отдельные шутники вбрасывают информацию с пометкой «слухи».

Дело в том, что сейчас, когда положение интересующей нас аномалии на шкале масс известно, физики будут проверять ее в новых данных с помощью так называемого слепого анализа (см. новость Что означает «слепой анализ» при поиске новых частиц?). Иными словами, физики сейчас сами от себя спрятали данные в потенциально интересной области и занимаются пока аккуратным описание фона «по бокам» от него и моделированием. Никаких утечек сейчас быть не может, поскольку никто не знает результат.

Лишь за несколько дней до начала конференции ICHEP-2016 будет открыта заветная область масс, и только тогда сами физики увидят результат. Поэтому на что точно следует обращать внимание ближе к концу июля, так это на объявление о специальном семинаре в ЦЕРНе в преддверии конференции. Если оно будет — скорее всего, нас ждет большое открытие.


Вышли статьи ATLAS и CMS о двухфотонном пике при 750 ГэВ

Результат поиска двухфотонных резонансов массой от 200 до 2000 ГэВ в данных ATLAS 2015 года. Черная кривая показывает реальные данные, желто-зеленая область — то, где должна была лежать кривая по предсказаниям Стандартной модели
Загадки LHC. Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

Первое сообщение о загадочном пике при массе 750 ГэВ прозвучало от двух экспериментальных групп, ATLAS и CMS, в прошлом декабре и сразу же вызвало шквал теоретических статей. Обновленный анализ тех же данных, представленный в марте этого года, укрепил веру многих физиков в реальность этого сигнала. И вот наконец обе коллаборации завершили анализ данных 2015 года и выложили полноценные статьи. Числа, приведенные в окончательных анализах, в целом совпадают с мартовскими.


Коллайдер штампует рекорды

На прошлой неделе LHC взял короткую паузу, во время которой удалось, в частности, повысить производительность предварительного ускорителя SPS. По ее завершении Большой адронный коллайдер возобновил набор статистики и в первых же двух сеансах обновил рекорды светимости. Так, сеанс под номером 5013, длившийся почти всё воскресенье, позволил детекторам ATLAS и CMS набрать по 0,44 fb–1. Следующий успешный сеанс за номером 5017 продлился больше суток и выдал уже по 0,5 fb–1. Пиковая светимость в начале сеанса достигала уже 90% от проектной, при этом техники по-прежнему ограничиваются 2040 сгустками в пучке. В планах физиков продолжать набор статистики весь июнь и июль.


Опубликованы окончательные результаты по хиггсовскому бозону в сеансе Run 1

Контуры областей значений констант связи бозона Хиггса с фермионами и бозонами

За прошедшие несколько лет ATLAS и CMS опубликовали уже свыше сотни статей, посвященных физике бозона Хиггса. Почти все они содержали результаты каждого из этих двух экспериментов по отдельности. Но физикам важен и суммарный результат, поэтому в прошлом году стартовала работа по объединению данных двух групп. На днях эта длительная процедура была завершена: опубликован подробный отчет.


CMS опробовал новую методику «разведки данных»

Ограничения сверху на константу связи гипотетического тяжелого бозона Z'B

Некоторое время назад коллаборация CMS внедрила методику записи данных, которая получила название data scouting («разведка данных»). Эта методика призвана помочь физикам получать «задешево» дополнительную информацию о происходящих в коллайдере процессах путем сохранения информации о событиях, которые немного не дотягивают до критериев отбора триггеров CMS и не попадают в основную статистику. Недавно коллаборация показала первый пример результата, полученного с помощью такой разведки данных.


LHC выходит на запланированный темп набора данных

После затянувшегося введения в строй и череды технических неприятностей Большой адронный коллайдер наконец-то вплотную подошел к расчетным темпам набора данных. Сейчас столкновения ведутся с 2040 сгустками в каждом пучке, а пиковая светимость достигала уже 80% от проектной. В ходе одного из самых продуктивных циклов работы (fill 4988, 18 часов столкновений) была набрана интегральная светимость свыше 0,35 fb–1. Полная статистика этого года достигла уже 3 fb–1, причем больше половины ее было набрано за последнюю неделю. Напомним, что статистика 2015 года составила всего 3,5 fb–1. При нынешних темпах набора данных к середине лета этот объем увеличится в несколько раз.

Работу коллайдера в реальном времени можно отслеживать через онлайн-мониторы. Технические подробности работы коллайдера приводятся в слайдах ежедневных утренних встреч Комиссии по работе LHC. Темпы набора светимости приведены на странице статистики коллайдера и на регулярно обновляемых сводных графиках.


Улучшено ограничение сверху на ширину бозона Хиггса

Хиггсовский бозон — нестабильная частица. Он распадается, а значит, обладает неопределенностью массы, которую называют шириной. Ширина стандартного хиггсовского бозона вычисляется теоретически, и для измеренной массы 125 ГэВ она равна примерно 4,1 МэВ. Если бы детектор измерял энергии абсолютно точно, он бы увидел хиггсовский бозон в виде узкого пика такой ширины. Однако погрешность измерений энергии на LHC в сотни раз больше. Поэтому измерить ширину напрямую, через профиль хиггсовского резонанса, нереально.

Однако несколько лет назад был предложен и затем реализован новый, косвенный, метод измерения ширины (см. подробности в новости Новый метод позволил наложить рекордное ограничение на время жизни хиггсовского бозона). Этот метод опирается на сравнение интенсивности рождения ZZ-пары прямо на хиггсовском резонансе и вдалеке от резонанса, при больших инвариантных массах. Пусть он не смог пока измерить ширину, но, к удивлению многих, он сразу позволил установить ограничение сверху в 22 МэВ, то есть всего в пять раз больше предсказаний СМ.

Недавно коллаборация CMS выполнила аналогичный анализ, но уже с WW-парами. Оказалось, что метод работает и для этих частиц, и, что удивительно, здесь тоже было получено существенно лучшее ограничение, чем изначально ожидалось.

Объединение результатов всех методик позволило установить новое ограничение сверху на ширину бозона Хиггса: 13 МэВ на уровне достоверности 95%. Это всего втрое больше ожидаемой ширины. Таким образом, с дальнейшим накоплением статистики есть шанс начать чувствовать эту величину. Если это удастся, физики смогут проверить, не распадается ли бозон Хиггса на какие-то невидимые для детекторов частицы.


Распад бозона Хиггса на мюон и тау-лептон не находит подтверждения в новых данных

Загадки LHC. Распад бозона Хиггса на мюон и тау

В прошлом году коллаборация CMS сообщила о том, что в данных коллайдера проступают намеки на распад бозона Хиггса, невозможный в Стандартной модели. Это распад на два лептона разного типа — мюон и тау; в рамках Стандартной модели таких несимметричных распадов быть не может. На основании результатов анализа CMS оценила вероятность такого распада бозона Хиггса на уровне чуть меньше процента, и она отличалась от нулевой гипотезы на 2,6 стандартных отклонения. Это отклонение от фона вызвало заметный отклик у теоретиков, которые начали предлагать разные модели с объяснением этого распада.

Второй крупный эксперимент, ATLAS, пришел к менее определенным выводам. Коллаборация тогда обработала только часть статистики — с адронным распадом тау-лептона — и получила результат, который из-за своих погрешностей не противоречил ни CMS, ни нулевой гипотезе. Подробности о ситуации с этим распадом по состоянию на конец прошлого года см. на отдельной страничке Распад бозона Хиггса на мюон и тау.

Месяц назад коллаборация ATLAS завершила вторую половину этого анализа (см. Search for lepton-flavour-violating decays of the Higgs and Z bosons with the ATLAS detector). Она обработала данные прошлого сеанса работы коллайдера Run 1 по рождению мюона и тау, а также электрона и тау, при котором тау распадался не адронным, а лептонным образом. При этом, так же как и в работе CMS, учитывалось, что рождение этих частиц могло сопровождаться адронными струями.

Новый анализ не подтверждает никакого отклонения от фона. Объединенный результат ATLAS по всем изученным каналам дает вероятность этого распада (0,53±0,51)%. Иными словами, нет никаких оснований считать, что ATLAS видит этот распад.

На прошедшей на днях конференции Higgs Tasting Workshop 2016 были представлены самые первые результаты по поиску этого распада в данных сеанса Run 2, набранных в 2015 году. Подробный доклад с обзором ситуации и результатами можно найти на сайте конференции. Поскольку в 2015 году объем накопленной статистики был невелик, никто не ожидал каких-то серьезных изменений ситуации. Однако результаты оказались даже чуть более пессимистическими, чем ожидалось. Новые данные CMS показывают статистическую флуктуацию вниз, и если их объединить с результатами Run 1, то общая статистическая значимость отклонения слегка снизится.

Разумеется, пока слишком рано говорить о том, что обнаружившаяся в прошлом году аномалия закрыта, но энтузиазма у теоретиков она уже вызывает меньше. Существенного обновления результатов следует ожидать ближе к концу нынешнего года.


Наверх  |  следующая >>
 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия