ICHEP 2016: Всплеск при 2 ТэВ закрыт

Рис. 1. Событие рождения пары W или Z-бозонов с адронным распадом каждой из частиц. Событие выглядит как рождение двух широких адронных струй, однако благодаря новой методике в этих струях физики опознали W или Z-бозоны. Рисунок с сайта atlas.cern

Благодаря данным, набранным LHC в 2016 году, наше понимание физики на масштабе масс порядка 1 ТэВ начинает приходить в порядок. Ранее, по итогам сеанса Run 1 в 2010-2012 годах и по первым данным 2015 года на повышенной энергии столкновений было найдено несколько намеков на явления, выходящие за рамки Стандартной модели. Эти отклонения сильно воодушевили теоретиков, строящих модели Новой физики и ищущих их проявления в данных коллайдера. В этом году статистика высокоэнергетических процессов в разы перекрывает то, что было получено тогда, — и, к сожалению, многие из тех намеков в новых данных отсутствуют.

Предварительные результаты, представленные на прошедшей недавно конференции ICHEP 2016, закрыли не только печально знаменитый двухфотонный всплеск при 750 ГэВ, но и еще одну аномалию, привлекавшую внимание теоретиков — WZ-пик при 2 ТэВ. Речь идет о представленном год назад анализе коллаборации ATLAS, в котором физики отлавливали пары W или Z-бозонов, распадающихся исключительно на адроны. Распределение по инвариантным массом WZ-пар в данных Run 1 выявило небольшой, но симпатичный пик при 2 ТэВ (см. популярную заметку ATLAS увидел намек на новую сверхтяжелую частицу).

В течение нескольких месяцев это отклонение оставалось одной из самых горячих тем в физике частиц, и за прошедший год статья ATLAS набрала больше 200 цитирований. Однако более поздние публикации коллаборации поставили под сомнение реальность этого отклонения. Сначала ATLAS сообщила, что аналогичного пика в других каналах распада не видно (см. новость Многоканальный анализ ставит под сомнение реальность пика при 2 ТэВ), а затем, уже в июне, показала данные 2015 года, в которых ничего особенного при 2 ТэВ не происходит.

Обнародованные на конференции ICHEP 2016 данные ставят точку в этой истории. Используя всю статистику Run 2 (накопленная светимость 15,5 fb⁻¹), ATLAS проанализировал все варианты рождения и распада двух бозонов с большой общей инвариантной массой. Краткий популярный рассказ со ссылками на публикации ATLAS приводится на сайте коллаборации. Канал, в котором год назад были намеки на всплеск, показан на рис. 2. Сейчас там при 2 ТэВ тоже есть небольшой всплеск, однако он выглядит намного скромнее, чем в данных Run 1. Даже локальная статистическая значимость не дотягивает до 2σ, а глобально вообще ни о каком отклонении речи не идет. Во всех остальных каналах распада также не видно статистически значимых превышений. Таким образом, WZ-загадка окончательно закрыта.

Рис. 2. Распределение по инвариантным массам событий рождения WZ-пары с адронным распадом каждой из частиц. Черные точки — данные 2015 и 2016 годов, красная гистограмма — оценка фона Стандартной модели, пунктирами показано, как выглядели бы добавки от гипотетических тяжелых частиц. Рисунок с сайта atlas.web.cern.ch

Пожалуй, единственный вопрос, который остается в связи с этой историей, это чем всё же являлся тот выброс при 2 ТэВ — чистой статистической флуктуацией или каким-то неучтенным артефактом методики анализа. Вокруг этой методики уже некоторое время идет полемика, и еще одна недавняя статья прямо показывает, как в ней на ровном месте могут возникать «непрошенные» всплески. Поэтому как минимум этот вопрос будет исследоваться дальше и, будем надеяться, приведет к еще более прозорливым и надежным методикам выделения интересных сигналов в многоадронных событиях.