Поиск отклонений от Стандартной модели: результаты
Текущая ситуация
Стандартная модель дает достаточно четкие количественные предсказания для самых разнообразных процессов, происходящих в высокоэнергетических столкновениях протонов. Эти предсказания проверялись экспериментально и практически всегда они подтверждались с высокой точностью. Поэтому надежное обнаружение любого отклонения от предсказаний Стандартной модели, безусловно, станет громким открытием LHC и позволит начать исследование Новой физики.
В отличие от прямого поиска новых частиц и прочих экзотических явлений, проверка Стандартной модели подразумевает гораздо более кропотливый и тонкий анализ. Как правило, отклонения от предсказаний Стандартной модели проявляются в графиках распределений обычных частиц по углам разлета, по энергии, по количеству рожденных частиц и т. д. Отдельным пунктом здесь идет наблюдение редких процессов, которые в Стандартной модели либо невозможны, либо исключительно маловероятны.
В виде отдельной задачи можно также выделить проверку тех отклонений от Стандартной модели, которые в последние пару лет своей работы обнаружил Тэватрон.
По состоянию на июнь 2013 года ситуация с поиском отличий от предсказаний Стандартной модели (СМ) такова:
- Благодаря открытию хиггсовского бозона, физики получили возможность напрямую измерять его свойства и сравнивать их с предсказаниями Стандартной модели. До недавнего времени самым подозрительным отклонением от СМ был распад H → γγ, однако его статистическая значимость не превышала 2–3σ. После новых данных CMS ситуация сильно запуталась. В целом, никакие измеренные свойства бозона Хиггса не показывают статистически значимого отклонения от Стандартной модели.
- Все новые измерения процессов рождения тяжелых частиц Стандартной модели (W-бозонов, Z-бозонов, топ-кварков) находятся в полном согласии с предсказаниями СМ.
- В 2011 году коллаборация LHCb обнаружила аномально сильное прямое CP-нарушение в распадах D-мезонов, которое одно время было самым сильным отклонением от предсказаний СМ, обнаруженном на LHC (cтатистическая значимость эффекта 3,5σ). Однако после бурных обсуждений было признано, что сравнение теории и эксперимента на самом деле не столь прямолинейно, а новые данные LHCb уже дали заметно меньшее значение. Вывод на сегодняшний день таков: предмет для обсуждения остается, но отличие теории от эксперимента не столь велико, как казалось вначале.
- На LHC впервые за десятилетия поисков был зарегистрирован сверхредкий распад Bs-мезонов: Bs → μ+μ–. С этим распадом связывают большие надежды на обнаружение ярких эффектов вне Стандартной модели. Первое измерение показало, что его вероятность не противоречит предсказаниям СМ. Однако погрешности пока остаются очень большими, поэтому ситуация может измениться в ближайшие годы.
- Один из главных результатов Тэватрона — наблюдение аномально большой топ–антитоп-асимметрии — пока не подтверждается на LHC.
Проверка процессов Стандартной модели и поиск отклонений их численных характеристик от предсказаний СМ остается активной областью исследований. Главные направления, где в ближайшие несколько лет стоит ожидать значительных уточнений данных LHC, это тщательное измерение характеристик бозона Хиггса и изучение редких процессов с участием нейтральных мезонов.
Список наших новостей, касавшихся некоторых из поисков:
- Wjj-аномалия отменяется, 22.08.2012.
- Moriond 2012: поиск новых частиц, 13.03.2012.
- Еще один распад Bs-мезонов не выявил отклонений от Стандартной модели, 31.08.2011.
- LHC не подтверждает еще один результат CDF, 04.08.2011.
- Детектор CMS не подтверждает сильную асимметрию, найденную на Тэватроне, 22.07.2011.
Дополнительные ссылки:
Новости LHC
