Интерес физиков к центральному эксклюзивному рождению бозона Хиггса угасает

Несколько лет назад, когда хиггсовский бозон еще не был открыт и физики не могли заранее предсказать его свойства, они готовились искать его на LHC во всех мыслимых вариантах. Среди них одним из самых трудных выглядел легкий хиггсовский бозон с массой 100–150 ГэВ и со свойствами, определенным образом отличающимися от свойств стандартного бозона Хиггса — а именно, усиленное взаимодействие с b-кварками и ослабленное взаимодействие с топ-кварками, а также с W- и Z-бозонами. Такие варианты сплошь и рядом встречаются во многих вариантах суперсимметричных теорий.

В этом случае хиггсовский бозон рождался бы нечасто, а распадался бы почти исключительно на b-кварковые пары. Но на LHC такие распады очень трудно отличить от фона. Поэтому хиггсовский бозон тогда долго оставался бы неоткрытым. И на помощь тогда пришел бы очень оригинальный тип процессов под названием «центральное эксклюзивное рождение».

Это процесс, похожий на упругое или на дифракционное рассеяние протонов. В нем два протона пролетают друг мимо друга, не разрушаясь, а лишь слегка отклоняясь за счет обмена глюонами. И вот прямо во время этого обмена может, среди прочего, родиться и хиггсовский бозон. Такой процесс был бы исключительно «чистым» с точки зрения детектора: ведь никаких иных частиц при этом не образуется, а улетевшие вперед протоны можно поймать с помощью форвард-детектора.

К сожалению, расчеты показывают, что для стандартного бозона Хиггса такой процесс имеет очень маленькое сечение, поэтому его трудно будет зарегистрировать на LHC. Однако в описанном выше варианте суперсимметричного хиггса оно будет резко усилено и может даже стать главным каналом его рождения. Поскольку тогда казалось, что вот-вот — и суперсимметрия будет открыта, у многих физиков этот процесс центрального эксклюзивного рождения бозона Хиггса вызывал неподдельный интерес.

И вот прошло несколько лет, завершился первый этап работы LHC. Сейчас уже ясно, что бозон Хиггса похож на стандартный, что суперсимметрия пока не видна (но и вовсе не закрыта), зато по крайней мере сам коллайдер работает отменно. Что сейчас можно сказать о перспективах изучения бозона Хиггса в этом особом процессе?

Этот вопрос был изучен в вышедшей на днях работе arXiv:1309.7772, которая обновляет результаты статьи трехлетней давности arXiv:1012.5007. Общий вывод: ситуация довольно печальная. LHC закрыл практически всю ту область параметров, в которой этот процесс мог бы быть усилен. В тех вариантах минимальной суперсимметричной стандартной модели, которые пока согласуются со всеми данными, этот процесс очень слаб. Увидеть его на приемлемом уровне статистической достоверности можно будет лишь через десяток лет, когда будет накоплено в десятки раз больше статистики, чем сейчас. Но к тому времени и во всех остальных каналах рождения будет сделан огромный прогресс.

Да, конечно, остаются и другие возможные применения для центрального эксклюзивного рождения — например, поиск новых частиц, которые иначе трудно увидеть. Но нужно признать, что в целом энтузиазм физиков по поводу этого процесса уже сильно угас. Если где-то и искать новые частицы, то скорее уж в обычном жестком столкновении протонов и изучении необычных кинематических конфигураций.