Загадки Большого адронного коллайдера: октябрь 2015

Внимание, это архивная версия «загадок» LHC по состоянию на октябрь 2015 года.
Актуальную версию см. здесь: Загадки Большого адронного коллайдера.

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.

Загадки Большого адронного коллайдера (октябрь 2015)

См. также масштабируемое изображение в формате SVG.

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

	Электрон-позитронная пара при 2,9 ТэВ В 2015 году было зарегистрировано событие рождения e⁺e⁻-пары с аномально большой инвариантной массой: 2,9 ТэВ. По расчетам СМ, вероятность такого события составляет всего 0,2%. Что это — случайность или первый намек на новую сверхтяжелую частицу — пока неясно. Подробнее: Событие при 2,9 ТэВ.
	Всплеск при 2 ТэВ ATLAS и CMS искали события, в которых рождались и с большой энергией разлетались в стороны две тяжелые частицы: W и Z-бозоны (ATLAS) и W и бозон Хиггса (CMS). Обнаружено аномальное превышение числа событий с инвариантной массой 2 ТэВ. Оно имеет форму пика и напоминает рождение и распад неизвестной сверхтяжелой частицы с массой около 2 ТэВ. Статистическая значимость: 2,5σ. Подробнее: ATLAS: WZ-пик при 2 ТэВ. CMS: WH-пик при 1,8 ТэВ.
	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.
	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. Подробнее: Лептоны одного знака на ATLAS.
	Поиски суперсимметрии Один из многочисленных поисков следов суперсимметричных частиц выявил любопытное отклонение от фона как на ATLAS, так и на CMS. Оба отклонения примерно соответствует тому, что ожидается от суперсимметричных теорий, но, к сожалению, результаты ATLAS и CMS не согласуются друг с другом. Статистическая значимость: 3σ (ATLAS) и 2,6σ (CMS). Подробнее: Поиск суперсимметрии на ATLAS. Поиск суперсимметрии на CMS.
	Распад H→μτ CMS увидел распад бозона Хиггса с нарушением лептонного числа. Такой распад невозможен в Стандартной модели, но может возникнуть при наличии других хиггсовских бозонов. Статистическая значимость: 2,6σ. Подробнее: Распад бозона Хиггса на мюон и тау.
	Комбинация топ-антитоп-хиггс CMS заметил, что один из вариантов рождения хиггсовского бозона идет в три раза чаще, чем предсказывает СМ. Впрочем, коллайдер только-только начал чувствовать этот канал рождения, и погрешности остаются большими. Статистическая значимость: 2,3σ. Подробнее: Рождение комбинации ttH.
	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 \(B_s \to \phi\mu\mu\) и 2,9σ в распаде \(B \to K^\mu\mu\). Подробнее*: Распад b→sμμ.
	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.
	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: 4σ (LHCb + BaBar + Belle). Подробнее: Нарушение лептонной универсальности в распаде B→Dlν.