Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
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



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

ATLAS выполнил нехарактерный для себя поиск сверхредкого процесса


Рис. 1. Пример трехмюонного события, прошедшего отбор

Рис. 1. Пример трехмюонного события, прошедшего отбор. Рисунок с сайта atlas.web.cern.ch

Отклонения от Стандартной модели, которые физики так хотят обнаружить на LHC, способны проявиться не только в высокоэнергетичных процессах, но и в виде тонких эффектов в распадах легких частиц. Более того, среди десятка обнаружившихся к настоящему моменту намеков на Новую физику половина касается как раз распадов мезонов. Поэтому всегда есть смысл искать новые эффекты не только при максимальных энергиях, но и в поведении легких частиц.

На днях коллаборация ATLAS выпустила статью Probing lepton flavour violation via neutrinoless τ→3μ decays with the ATLAS detector, в которой она сообщает о поиске необычного распада \(\tau\to3\mu\), а точнее, распада \(\tau^-\to\mu^-\mu^+\mu^-\) или его версии с противоположными зарядами. При таком распаде нарушается сорт лептонов, поэтому в рамках Стандартной модели он возможен лишь за счет того, что где-то внутри этого процесса возникнет промежуточное нейтрино, изменит свой сорт и вновь поглотится. Мы сейчас знаем, что нейтрино осциллируют, они способны менять свой «аромат», поэтому этот распад в принципе возможен и в СМ.

Проблема, однако, в том, что вероятность нейтринного превращения на микроскопических масштабах очень мала. Из-за этого сам распад получается очень редким, с вероятностью не более 10−14 (но не безумно редким, как, например, распад мюона на электрон и фотон — там вероятность в рамках СМ не превышает 10−50!). Более того, в разных моделях Новой физики есть возможности увеличить эту вероятность в тысячи раз. Поэтому, если он будет обнаружен, это станет очень серьезной заявкой на открытие Новой физики.

Этот распад искали на других, специализированных, коллайдерах; к нему также приложила руку и коллаборация LHCb (см. статью Search for the lepton flavour violating decay τ→μμ+μ). Свидетельств в его пользу пока не нашли, и рекордное ограничение сверху на его вероятность составляет 20 миллиардных. Отметим также, что поиск этого распада перекликается с недавним намеком на «невозможный» распад хиггсовского бозона на мюон и тау-лептон. Не исключено, что эти два процесса позволяют прощупать один и тот же сектор Новой физики — а значит, ограничение на один распад можно будет пересчитать в вероятность другого.

Стратегия поиска этого редкого процесса в детекторе ATLAS состояла в следующем. В протонных столкновениях в больших количествах рождаются тяжелые W-бозоны. Они распадаются, в том числе, и с испусканием тау-лептонов. Эти тау-лептоны достаточно энергетические, с поперечными импульсами в десятки ГэВ (масса самого тау-лептона — чуть меньше 2 ГэВ). Поэтому, если вдруг он и распадется на три мюона, детектор увидит три близких мюонных следа, берущих начало из одной точки и имеющих инвариантную массу, примерно равную массе тау-лептона (рис. 1). Поиск таких мюонных троек и велся в детекторе.

Конечно, существуют и стандартные процессы, которые могут случайно дать похожий сигнал. Это, например, рождение и распад нескольких тяжелых мезонов. При таких распадах мюоны сопровождаются потоками адронов, поэтому появляется возможность отделить реальный сигнал от такого фона. Однако эта задача достаточно трудоемкая, поэтому ее поручили специально натренированному алгоритму распознавания.

Отбор событий велся в несколько этапов, причем его критерии настраивались в режиме контролируемого слепого анализа. Если самый первый, мягкий отбор прошло несколько сотен событий, то предпоследнюю стадию отбора — всего 7 событий-кандидатов в сигнальной области и 28 — в боковых, тестовых (рис. 2). Последний, самый жесткий этап отбора не прошло ни одно событие-кандидат ни в сигнальной, ни в тестовой областях. Одно событие, впрочем, выжило, но оно находилось как раз в промежуточной зоне и не повлияло на анализ.

Рис. 2. Распределение событий, прошедших два последних этапа отбора

Рис. 2. Распределение событий, прошедших предпоследний (черные точки) и последний (красная точка) этап отбора, по инвариантной массе трех мюонов. Серым показана форма ожидаемого сигнала. Изображение из обсуждаемой статьи

Отсутствие сигнала позволило установить ограничение сверху на вероятность распада: 376 миллиардных. Это, конечно, еще недотягивает до рекорда других детекторов, но и механизм рождения тау-лептонов тут иной, и потому следует ожидать резкого улучшения этого ограничения по результатам Run 2.


Комментарии (2)



Последние новости: Детектор ATLASПоиск Новой физики

17.08
Спектроскопия мюонного дейтерия обострила проблему с радиусом протона
05.08
Двухфотонный пик исчез в новых данных коллайдера
27.04
Теоретики продолжают искать объяснения двухфотонному пику
23.03
Загадочный двухфотонный пик проступает всё сильнее
15.12
Обнародованы первые результаты LHC Run 2
20.07
LHCb подтверждает еще одно отклонение в распадах Bs-мезонов
17.03
Поиски суперсимметрии на коллайдере принесли новую интригу
19.12
Новые данные ATLAS по хиггсовскому бозону: интрига сохраняется
24.07
Представлены первые серьезные данные LHC по поиску бозона Хиггса

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия