"Элементы": новости LHC - Большого адронного коллайдера

LHC продолжает открывать новые тяжелые барионы

17 May 2012 23:27:00 +0400

Полгода назад об открытии мезона χ_b(3P) сообщила коллаборация ATLAS. Три недели назад частицу Ξ_b^*0 обнаружил детектор CMS. А на днях уже коллаборация LHCb объявила о наблюдении двух новых частиц в семействе Λ_b-барионов. И хотя это действительно новые частицы, со своими массами, процессами рождения и каналами распада, их существование не вызывает у физиков никакого удивления.

Набор данных идет всё ускоряющимися темпами

17 May 2012 19:50:00 +0400

Большой адронный коллайдер продолжает набор данных на энергии протонных столкновений 8 ТэВ. Светимость ускорителя уже достигает 5·10³³ см^–2·сек^–1, то есть половины от проектного значения. В каждом пучке циркулирует по 1380 протонных сгустков, что вдвое меньше проектного числа, а переход на «полную загрузку» ожидается только через 2 года. Всего за месяц полноценной работы в 2012 году детекторы ATLAS и CMS набрали уже по 2 fb^–1 статистики (см. график на сайте ЦЕРНа), и еще примерно такой же объем данных ожидается до середины июня. Для сравнения, объем данных за весь 2011 год составлял около 5 fb^–1 в расчете на детектор.

Параллельно с набором статистики идет и обработка всего объема накопленных данных. Ожидается, что к началу июля будут готовы новые результаты поисков хиггсовского бозона и суперсимметрии; они должны быть представлены на главной конференции года по физике частиц ICHEP-2012, которая пройдет с 4-го по 11 июля в Мельбурне.

Протоны впервые разогнаны до 4 ТэВ

17 Mar 2012 16:05:00 +0400

В пятницу 16 марта на Большом адронном коллайдере был поставлен новый рекорд: протоны были впервые разогнаны до энергии 4 ТэВ. Планируется, что именно на такой энергии LHC будет работать весь 2012 год. Подробности касательно того, как идет подготовка к работе коллайдера, можно отслеживать на странице технических новостей LHC.

Коллайдер заработал после перерыва на зиму

15 Mar 2012 04:46:00 +0400

В среду 14 марта, впервые в 2012 году, в Большом адронном коллайдере вновь начали циркулировать протонные пучки. Текущее состояние ускорителя можно, как обычно, отслеживать через онлайн-мониторы. Пока всё идет штатно, включая и неизбежные мелкие технические накладки, которые, впрочем, оперативно устраняются. В ближайшие дни будут проведены стандартные технические процедуры: синхронизация пучков, коррекция их орбиты, увеличение энергии, сжатие, наращивание интенсивности и так далее. В согласии с расписанием работы LHC на 2012 год, ближайшие три недели будут посвящены подобным манипуляциям с пучками, а набор научных данных возобновится лишь в апреле.

CDF подтверждает аномально сильную топ-анти-топ-асимметрию

13 Mar 2012 04:19:00 +0400

На конференции Moriond 2012, в секции, посвященной исследованию свойств топ-кварков, были представлены новые результаты Тэватрона, касающиеся топ-анти-топ-асимметрии. Это один из самых сильных намеков на Новую физику, полученный на Тэватроне, и одна из главных его надежд на открытие чего-то по-настоящему нового. Топ-анти-топ-асимметрия состоит в предпочтении топ-кварков разлетаться после рождения в две разные полусферы. Небольшая (около 5%) асимметрия предсказывается и в Стандартной модели, но Тэватрон упорно «видит» в несколько раз больший результат, на уровне 20%. Это один из редких примеров нестандартных эффектов, в которых два детектора Тэватрона согласны друг с другом. Год назад аномально сильную асимметрию со статистической значимостью выше 3 стандартных отклонений сообщила коллаборация CDF, а полгода спустя этот результат подтвердила DZero.

Текущий статус этих исследований был представлен в докладе Top quark production at the Tevatron. Там сообщается, что коллаборация CDF в полтора раза увеличила статистику, на которой проводился этот анализ (с 5,1 до 8,7 обратных фемтобарн). Новый анализ подтверждает сильную топ-анти-топ-асимметрию. Она, правда, слегка уменьшилась и составляет сейчас (16,2 ± 4,1 ± 2,2)%, что тем не менее заметно отличается от Стандартной модели. Кроме того, CDF по-прежнему видит сильную зависимость асимметрии от инвариантной массы топ-анти-топ-пары (в этом измерении CDF и DZero расходятся).

Новый результат CDF поддерживает интригу: ведь LHC никакой асимметрии, выходящей за рамки Стандартной модели, не видит. С другой стороны, тут LHC Тэватрону не указ, поскольку Тэватрон является протон-антипротонным коллайдером, и на нём подобные эффекты проявляются на порядок сильнее, чем на LHC. Было бы интересно теперь дождаться новых данных DZero и увидеть их объединение с данными CDF.

Moriond 2012: поиск новых частиц

13 Mar 2012 04:13:00 +0400

На проходящей сейчас двухнедельной конференции Moriond 2012 были представлены, среди прочего, и новые результаты Большого адронного коллайдера по поиску новых частиц и эффектов, отсутствующих в Стандартной модели. Напомним, что эксперименты на LHC позволяют физикам искать самые разнообразные новые частицы, предсказываемые огромным числом теоретических моделей. До сих пор, однако, никаких подобных частиц найдено не было (см. сводку результатов LHC по поиску суперсимметрии и экзотических частиц по состоянию на февраль 2012 года).

На конференции Moriond 2012 сообщения экспериментальных групп касались поиска суперсимметричных частиц, поиска необычных хиггсовских бозонов, появляющихся в неминимальных вариантах хиггсовского механизма, охоты за частицами темной материи, лептокварками, резонансами, возбужденными состояниями фермионов и т. д. Общий результат всех этих исследований остается прежним: никаких указаний на существование частиц вне Стандартной модель в данных LHC пока не видно.

Представление об объеме и разнообразии проведенных исследований сможет дать чрезвычайно информативный доклад Beyond SM searches in ATLAS and CMS.

Подробный список представленных на конференции результатов детектора CMS по поиску новых частиц см. на странице Physics Analysis Summaries for Moriond Conference, а сводку результатов детектора ATLAS можно найти на странице ATLAS Exotic Searches.

Moriond 2012: новые данные по хиггсовскому бозону

12 Mar 2012 23:18:00 +0400

С 3-го по 17 марта в альпийском курортном городке Ла-Тюйль проходит одна из ключевых весенних конференций по физике элементарных частиц — Rencontres de Moriond 2012. Первая неделя посвящена электрослабым взаимодействиям и гипотетическим теориям объединения, вторая — сильным взаимодействиям и космологии. Один из самых ожидаемых результатов в электрослабой секции — данные по поиску хиггсовского бозона.

Черных дыр на LHC по-прежнему не видно

02 Mar 2012 02:29:00 +0400

Исследования на Большом адронном коллайдере включают среди прочего и такой важный пункт, как проверка разнообразных экзотических идей, предложенных теоретиками (см. краткую сводку результатов по состоянию на февраль 2012 года). Десять лет назад была высказана гипотеза, что гравитация может стать сильной при энергиях столкновения в несколько ТэВ, а значит, в принципе способна привести к рождению и моментальному распаду микроскопических черных дыр на Большом адронном коллайдере. Такие события можно будет легко отличить от других процессов по характерным особенностям продуктов распада, и их обнаружение стало бы замечательным открытием коллайдера.

Поиск событий, похожих на рождение и распад микроскопических черных дыр, начал вестись с первых дней работы коллайдера. В 2010 году, после накопления скромной статистики 0,035 fb^–1, коллаборация CMS обнародовала первые результаты этого поиска: признаков рождения черных дыр не обнаружено, и если они и существуют, их масса должна превышать несколько ТэВ. Подробности об этом исследовании и о том, как вообще ищут черных дыры на коллайдере, см. в нашей новости Микроскопических черных дыр на LHC не видно.

На днях коллаборация CMS обновила свои результаты; статья с результатами исследования появилась в архиве е-принтов (arXiv:1202.6396). Объем обработанной статистики возрос в сто с лишним раз, что позволило существенно улучшить чувствительность анализа (иными словами, детектор стал чувствовать намного более редкие события). Результат, однако, не изменился: проявлений рождения и распада черных дыр по-прежнему не видно. Ограничение снизу на массу черных дыр возросло незначительно и составляет от 3,8 до 5,3 ТэВ в зависимости от модели. Существенно улучшить это ограничение при нынешней энергии коллайдера уже не удастся.

Большой адронный коллайдер охлажден и готов к тестированию

29 Feb 2012 05:14:00 +0400

В конце февраля завершилось охлаждение Большого адронного коллайдера до рабочей температуры. Все сектора готовы к электрическим тестам, благодаря которым в 2012 году энергия протонов повысится с 3,5 ТэВ до 4 ТэВ. В согласии с текущим расписанием на 2012 год, через две недели начнется работа с пучками, а протонные столкновения возобновятся в начале апреля.

Детектор CMS скоро начнет чувствовать сверхредкий распад B_s-мезонов

29 Feb 2012 04:39:00 +0400

Во вторник 28 февраля в ЦЕРНе прошел специальный семинар, на котором были представлены новые данные коллаборации CMS по поиску сверхредких распадов B-мезонов (сообщение об этом результате появилось также на сайте CMS). Напомним, что поиск сверхредких событий, например распадов нестабильных частиц, — это один из способов открыть Новую физику. Скажем, B_s-мезон (кварковый состав s-анти-b) обычно распадается на адроны, но он может распасться и на мюон-антимюонную пару μ⁺μ^–. Правда, в рамках Стандартной модели вероятность такого распада исключительно мала, всего лишь 3 миллиардных. Поэтому если в природе существуют какие-то новые тяжелые частицы или иные отклонения от Стандартной модели, то они могут существенно изменить вероятность такого редкого процесса. Экспериментальное измерение этой вероятности станет очень чувствительной проверкой того, как на самом деле устроен наш мир.

Дополнительный интерес именно к этому распаду подогревает сообщение коллаборации CDF полугодовой давности. В нём утверждается, что этот распад вроде бы начинает проступать в данных и даже приводится оценка его вероятности — примерно 18 ± 10 миллиардных, то есть в несколько раз выше, чем в Стандартной модели. Подтверждение этого результата стало бы выдающимся открытием. Однако буквально месяц спустя коллаборации CMS и LHCb сообщили, что они этого распада еще не видят, и установили ограничение сверху на его вероятность, которое уже тогда вступало в противоречие с данными CDF.

Подробнее о ситуации с этим распадом по состоянию на август 2011 года см. в нашей новости LHC не подтверждает еще один результат CDF.

Сейчас коллаборация CMS представила новые данные по поиску этого же распада, используя вчетверо большую статистику 4,9 fb^–1. Искомого распада по-прежнему не видно, и на основании этого факта коллаборация установила новое ограничение сверху на его вероятность: P < 7,7 миллиардных. Этот результат усугубляет противоречие с данными CDF, так что приходится признать, что у CDF была либо статистическая флуктуация, либо недостаточно аккуратный анализ данных. С другой стороны, результат означает, что осталось улучшить чувствительность еще в три раза, и тогда этот распад точно будет заметен. Можно надеяться, что это произойдет в конце 2012 года, в особенности после объединения данных CMS и LHCb.

В докладе были также представлены новые данные и по распаду другого мезона из этого семейства — B-мезона (кварковый состав d-анти-b) — на ту же мюонную пару. Ограничение сверху для него составляет теперь 1,8 миллиардных доли, но в этом случае до предсказаний Стандартной модели еще далеко — согласно ей, вероятность распада равна одной десятимиллиардной. Тем не менее отклонения полезно искать и в этом случае.