Детектор CMS ищет невидимые распады хиггсовского бозона
Многие модели Новой физики предсказывают существование новых экзотических частиц, которые могут рождаться в столкновении протонов на LHC, но которые невозможно напрямую зарегистрировать. В некоторых теориях на них может даже распадаться хиггсовский бозон. С точки зрения эксперимента, такой распад будет невидимым — ведь следы этого распада не видны. Но этот вовсе не значит, что детектор вообще никак не может отследить наличие таких процессов!
Тут дело вот в чем. В таком процессе с невидимым распадом есть два аспекта, позволяющие отличить его от других явлений. Во-первых, рожденный бозон Хиггса и, следовательно, его продукты распада уносят какой-то поперечный импульс. Это значит, что суммарный поперечный импульс всех остальных частиц (их-то детектор видит!) уже будет сильно отличаться от нуля. Такой «потерянный поперечный импульс» служит меткой того, что в этом событии участвовали какие-то невидимые частицы с высокой энергией. Во-вторых, хиггсовский бозон может рождаться не в одиночку, а в сопровождении других частиц (разные варианты описаны на страничке Рождение и распад хиггсовского бозона). Наличие других частиц с большим поперечным импульсом позволяет отличить возможный невидимый распад бозона Хиггса от фоновых процессов.
Всё это позволяет искать невидимые распады хиггсовского бозона на Большом адронном коллайдере. Если они будут найдены, то это станет самым громким научным открытием коллайдера. Если нет, то на их вероятность может быть установлено ограничение сверху, которое позволяет уточнить модели Новой физики.
Недавно коллаборация CMS, используя всю статистику 2012 года, выполнила такие измерения в двух каналах рождения бозона (см. публикации CMS-PAS-HIG-13-013 и CMS-PAS-HIG-13-018). В обоих случаях данные пока предварительные, но ясно, что указаний на существование невидимых распадов бозона Хиггса не получено. Ограничение сверху на вероятность невидимого распада составляет около 70%. Это число означает, что даже если невидимые распады бозона Хиггса и происходят, то идут они не более, чем в 2–3 раза интенсивнее, чем обычные, видимые распады.
-
-
Да, могут, это самый естественный вариант. А могут быть и безмассовые кванты какого-то нового типа взаимодействия, в которому «наши» частицы не чувствительны, наподобие фотонов, только «иных». Это ж всё модели новой физики, тут фатназия может разыграться не на шутку :) Главное, чтобы эти модели были самосогласованы и не противоречии экспериментальным данным.
-
-
У вас перевернутая цепочка получилась, словно экспериментаторы что-то ищут, а теоретики уже потом начинают объяснять. На самом деле экспериментальные поиски идут как раз потому, что есть теории (я выше так и сказал — модели Новой физики), которые что-то такое могут предсказывать. Разные теории говорят разное, это же фантазии теорий и есть.
Простейший вариант — это суперсимметричные теории с достаточно легкими суперчастицами, например суперпартнерами нейтрино. Другой вариант - модели с несколькими хиггсовскими бозонами, в которых наблюдаемый при 125 ГэВ бозон не самый легкий, а тот, который самый легкий, он стабилен и невидим. Есть всякие модели с экзотической многомерной гравитацией, там бывают распады на всякие гравитационные объекты. Много чего, в общем.-
А разве есть методы отыскать суперсимметричные нейтрино - снейтрино? Обычные-то нейтрино (электронные) столько времени искали, особенно из-за осцилляций!
-
Если они недетектируемы, то нет. Но здесь-то это и не требуется. Требуется только заметить сам факт того, что некоторый процент хиггсов распадается на невидимые частицы. А уж что это за частицы — это все надо потом будет изучать косвенно. Сначала нужна регистрация факта, потом изучение интерпретаций.
-
-
-
-
-
Подавляющее большинство всех жестких процессов идут за счет сильных взаимодействий. Таких процессов очень много; при работе коллайдера они происходят по несколько (тысяч?) штук ежесекундно. Далее, существуют совершенно стандартные события, которые тоже приводят к потерянному поперечному импульсу — это те, в которых рождаются нейтрино. Их, конечно, намного меньше, но все равно за год работы наберется, я думаю, много миллионов таких событий (все числа можно найти, покопавшись в статьях, только лень искать). Это — фон. Мы ищем нечто, что существенно отличается от фона, либо по количеству, либо по характеристикам.
Для сравнения: хиггсовских бозонов на LHC родилось уже несколько сотен тысяч. Конечно, зарегистрирована была лишь небольшая часть этой статистики: несколько сотен тех, которые потом распались на фотоны, несколько десятков тех, которые потом распались на ZZ пары и потом на лептоны, и некоторые другие распады. А подавляющее большинство хиггсов просто утонуло в фоне.
Результат по поиску невидимых распадов означает, что «лишних» хиггсов (которые потом распались на невидимые частицы) родилось не более миллиона или около того. Может быть, нуль. Может быть, 15. Может быть, двести тысяч. Более точно мы сказать не можем. Но уж точно не 10 миллионов.-
Странно. Все ваши ответы и комментарии не выходят за рамки "быть может - может быть". Сплошная неопределенность. Но КТП создавалась именно для устранения неопределенности КМ. В чем проблема?
-
Новости науки: физика
