Загадки Большого адронного коллайдера: январь 2017

Главная задача Большого адронного коллайдера — достоверно обнаружить хоть какие-нибудь отклонения от Стандартной модели (СМ). Коллайдер уже выполнил сотни проверок, и в некоторых из них данные действительно расходятся с предсказаниями СМ. Являются ли они первыми ласточками Новой физики, или же это всего лишь статистические флуктуации — пока неясно и потребует внимательного изучения.

См. также масштабируемое изображение в формате SVG

Ниже приведена сводка наиболее сильных отклонений. Подробную информацию по каждой «аномалии» можно найти на специальных страничках, которые обновляются по мере появления новых данных.


Сверхредкий распад B-мезона

Детектор LHCb видит первые намеки на сверхредкий распад B → μ+μ, хотя, если верить Стандартной модели, он его чувствовать пока не должен. Извлеченная из данных Run 1 вероятность этого распада почти в 4 раза превышает предсказания СМ; правда, погрешности пока очень велики.
Статистическая значимость: 2,2σ.

Подробнее: Распад B → μμ.

Распад b-кварка на s-кварк и мюоны

LHCb видит аномалии в двух распадах прелестных B-мезонов, вызванных превращением b-кварка в s-кварк и мюонную пару. Отклонения от теоретических предсказаний были впервые замечены в 2013 году и выдержали проверку временем.
Статистическая значимость: 3,5σ в распаде Bs → ϕμμ и 3,4σ в распаде B → K*μμ.

Подробнее: Распад b → sμμ.

Проблемы с лептонной универсальностью — 1

Важнейшее свойство слабого взаимодействия, лептонная универсальность, требует, чтобы распады B+-мезона на K+ и мюонную либо электрон-позитронную пару шли практически с одинаковой вероятностью. Однако LHCb видит почти на четверь меньше мюонных событий, чем электронных, что не согласуется со СМ.
Статистическая значимость: 2,6σ.

Подробнее: Нарушение лептонной универсальности в распаде B+ → K+ll.

Проблемы с лептонной универсальностью — 2

Совершенно стандартный распад B-мезона на D-мезон и лептоны, от которого не ожидали подвоха, продемонстрировал сильное расхождение между данными и предсказаниями СМ. Этот распад отдает куда большее предпочтение тау-лептонам, чем следовало бы по СМ. Раньше это отклонение видели два эксперимента Belle и BaBar, а сейчас их результат подтвердил LHCb.
Статистическая значимость:  (LHCb + BaBar + Belle).

Подробнее: Нарушение лептонной универсальности в распаде B → Dlν.

Распад H → μτ

CMS увидел в данных Run 1 распад бозона Хиггса с нарушением лептонного числа — процесс, невозможный в Стандартной модели. Статистическая значимость отклонения составляла 2,6σ. Однако в дальнейшем сначала ATLAS по итогам сеанса Run 1, а затем и сам CMS в первых данных Run 2 не нашли подтверждение этому отклонению. Сейчас оно уже под вопросом.

Подробнее: Распад бозона Хиггса на мюон и тау.

Комбинация топ-антитоп-хиггс

В 2015 году коллаборация CMS обнаружила, что один из вариантов рождения хиггсовского бозона встречается в три раза чаще, чем предсказывает СМ. Первые данные сеанса Run 2 тоже указывают на некоторое превышение, правда, более слабое.

Статистическая значимость: около .

Подробнее: Рождение комбинации ttH.

Лептоны одного знака

ATLAS искал события такого типа: пары электронов или мюонов одинакового заряда, адроны, плюс дисбаланс в поперечном импульсе. Таких событий было зарегистрировано в три раза больше, чем ожидалось, что может оказаться намеком на усиленное рождение топ-кварков.
Статистическая значимость: 2,5σ. Впрочем, первые данные сеанса Run 2 это отклонение не подтверждают.

Подробнее: Лептоны одного знака на ATLAS.

eejj-отклонение

CMS искал события, в которых рождались и с большой энергией разлетались многочисленные адроны и электрон-позитронная пара. В области инвариантных масс около 2 ТэВ обнаружено аномально много событий. Картина напоминает рождение и распад новых тяжелых частиц.
Статистическая значимость: 2,8σ.

Подробнее: eejj-отклонение.

Поиски суперсимметрии — 3

Поиск проявлений суперсимметрии в сеансе Run 2 показал отклонение в процессе рождения одного высокоэнергетичного лептона, адронных струй, плюс дисбаланс поперечного импульса. Отклонение имеет вид, характерный для рождения частицы-суперпартнера топ-кварка.

Статистическая значимость: 3,3σ.

Подробнее: Поиск суперсимметрии — 3.

Разрешившиеся загадки

Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ

Коллаборации ATLAS и CMS увидели в данных 2015 года намеки на двухфотонный резонанс с массой около 750 ГэВ. Сообщение вызвало ажиотаж среди теоретиков даже с учетом того, что в других каналах при этой массе ничего не было видно. В марте 2016 года локальная статистическая значимость достигала 3,9σ (ATLAS, Run 2), 1,9σ (ATLAS, Run 1) и 3,4σ (CMS); глобальная статистическая значимость выглядела серьезной, но до открытия не дотягивала. Однако в августе 2016 года новая, вчетверо большая статистика не показала ни малейшего намека на отклонение.

Подробнее: Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ.

Электрон-позитронная пара при 2,9 ТэВ

В августе 2015 года CMS зарегистрировал событие рождения e+e−-пары с аномально большой инвариантной массой: 2,9 ТэВ. Оно казалось очень маловероятным в рамках СМ и намекало на рождение и распад новой частицы. Однако в декабре 2015 года, несмотря на 40-кратное увеличение статистики, новых подобных событий не добавилось. Отклонение от СМ сошло на нет.

Подробнее: Событие при 2,9 ТэВ.

Всплеск при 2 ТэВ — ATLAS

ATLAS искал события, в которых рождались и с большой энергией разлетались два тяжелых бозона (W или Z). Обнаружено некоторое превышение числа событий с инвариантной массой 2 ТэВ, которое имеет форму пика и напоминает рождение и распад неизвестной сверхтяжелой частицы с такой массой. Однако первые данные сеанса Run 2 не показали ничего выдающегося в этой области, и в августе 2016 года, под натиском новых данных, отклонение исчезло.

Подробнее: ATLAS: WZ-пик при 2 ТэВ.

Всплеск при 2 ТэВ — CMS

В 2015 году коллаборация CMS сообщила о том, что рождение W-бозона в паре с хиггсовским бозоном с инвариантной массой 1,8 ТэВ идет намного чаще, чем ожидалось. Однако анализ сеанса Run 2 не подтвердил это отклонение.

Подробнее: CMS: WH-пик при 1,8 ТэВ.

Поиски суперсимметрии — 1

Коллаборация CMS обнаружила в данных Run 1, в одном из процессов, необычное клинообразное отклонение, напоминающее проявление суперсимметрии. Его статистическая значимость достигала 2,6σ. Однако первые же данные сеанса Run 2 не подтвердили эту аномалию.

Подробнее: Поиск суперсимметрии — 1.

Поиски суперсимметрии — 2

Один из многочисленных поисков следов суперсимметричных частиц в сеансе Run 1 выявил в детекторе ATLAS любопытное отклонение от фона со статистической значимостью 3σ. Данные 2015 года вроде бы не противоречили этому отклонению, правда, с меньшей статистической значимостью: 2,2σ. Однако обработка данных 2016 года однозначно закрыла эту аномалию.

Подробнее: Поиск суперсимметрии — 2.

Заряженный бозон Хиггса

Детектор ATLAS, изучив рождение кварковой пары t-анти-b, увидел в данных сеанса Run 1 отклонение от СМ, напоминавшее рождение и распад заряженного бозона Хиггса с массой от 250 до 450 ГэВ. Однако данные 2016 года не подтвердили это отклонение.

Подробнее: Заряженный бозон Хиггса.

Предыдущие версии этой страницы

Страница со сводкой замеченных LHC отклонений от Стандартной модели по мере появления новых данных регулярно обновляется. Мы решили сохранить предыдущие ее версии, чтобы можно было увидеть, как возникали и разрешались «загадки Большого адронного коллайдера».



17
Показать комментарии (17)
Свернуть комментарии (17)

  • cpr  | 08.12.2015 | 08:50 Ответить
    Суперсимметрия по моему самое интересное
    Ответить
  • PavelS  | 19.12.2015 | 02:17 Ответить
    Обновить бы пора...
    Ответить
    • Игорь Иванов > PavelS | 19.12.2015 | 12:03 Ответить
      Обновим. Все-таки у меня кроме популяризаторской деятельности на Элементах, есть и научная работа, поездки, конференции, семинары, и т.п.
      Ответить
      • Gordeev > Игорь Иванов | 23.12.2015 | 16:24 Ответить
        А где можно почитать об авторе?
        Ответить
        • Arbnos > Gordeev | 03.01.2016 | 18:38 Ответить
          Вроде, например, вот. http://wwwinfo.jinr.ru/jinrmag/win/2015/40/mu40.htm
          Ответить
        • Игорь Иванов > Gordeev | 04.01.2016 | 17:08 Ответить
          В блоге автора, ссылка на который стоит на главной странице проекта про LHC.
          http://igorivanov.blogspot.com/p/blog-page.html
          Ответить
          • Gordeev > Игорь Иванов | 16.01.2016 | 19:15 Ответить
            Почему свои силы и знания вкладываете в зарубежных студентов? Почему не учите русских студентов? Или вы ненавидите Россию?
            Ответить
            • Андрей Быстрицкий > Gordeev | 20.01.2016 | 23:31 Ответить
              Откуда мысль, что не учит?
              Ответить
            • oriss > Gordeev | 26.01.2016 | 20:32 Ответить
              вот это вопрос!!! однако! если спрашиваете, значит допускаете что Россию есть за что ненавидеть!
              Ответить
    • editor > PavelS | 05.01.2016 | 03:05 Ответить
      Обновили.
      Ответить
  • samara  | 03.01.2016 | 19:30 Ответить
    пишите дату постов
    Ответить
    • Игорь Иванов > samara | 04.01.2016 | 17:08 Ответить
      Здесь не посты, а сводная табличка отклонений. Посты — в ленте новостей коллайдера.
      Ответить
      • ovz > Игорь Иванов | 07.04.2016 | 08:04 Ответить
        Действительно несколько неудобно.
        Непонятно по каким загадкам были обновления, по каким нет.
        Если бы по каждой загадке была бы приведена дата последних обновлений, сразу было бы понятно, стоит ее открывать или там уже прочитанный материал.
        Ответить
  • a_b  | 22.07.2016 | 10:36 Ответить
    Спасибо, как всегда, интересно.
    Мелочная придирка:
    "со СМ" (Проблемы с лептонной универсальностью — 1)
    Грамматически правильнее "с СМ", т.к. проговаривается "с эСэМ".
    Ответить
  • ki11en  | 18.08.2016 | 09:43 Ответить
    Двухфотонный всплеск при 750 ГэВ тоже закрыт(
    Ответить
  • Kokont  | 14.01.2017 | 10:44 Ответить
    Спасибо за интересное январское 2017 обновление
    Ответить
  • Александр-Зеленоград  | 27.01.2017 | 14:02 Ответить
    Спасибо за сводные данные.Очень интересно!
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»