Обнародованы новые результаты по свойствам хиггсовского бозона
На проходящей сейчас конференции Moriond-2013 были представлены доклады с новыми результатами Большого адронного коллайдера по свойствам бозона Хиггса. Это первые результаты, которые используют практически весь объем данных, набранных на LHC в 2011–2012 годах (светимость около 5 fb–1 на энергии столкновений 7 ТэВ и почти 20 fb–1 на энергии 8 ТэВ). Вот краткое описание ситуации, которая теперь сложилась в разных каналах распада бозона Хиггса (подробности про то, как и зачем изучают хиггсовский бозон, а также изложение ситуации по состоянию на декабрь 2012 года см. в нашей новости Новые данные ATLAS по хиггсовскому бозону: интрига сохраняется). Более детальную информацию можно найти в слайдах докладов, которые размещены на странице научной программы конференции, а также на специальных страницах с хиггсовскими результатами ATLAS и CMS.
Распад на два фотона (H → γγ). Бозон Хиггса в этом канале распада появляется всё четче; статистическая значимость пика уже давно превышает 5 стандартных отклонений — тот рубеж, после которого физики надежно говорят об открытии частицы. По новым данным детектора ATLAS, оценка массы бозона Хиггса чуть-чуть подросла по сравнению с прошлым измерением и составляет MH→γγ = 126,8 ± 0,2 ± 0,7 ГэВ. Интенсивность связи хиггсовского бозона с фотонами слегка уменьшилась по сравнению с декабрьскими данными до μγγ = 1,65+0,34–0,30. Коллаборация CMS своих обновленных данных в этом канале пока не представила (физики не успели завершить обработку к этому сроку).
Ситуация с этим распадом — самой, пожалуй, интересной на сегодня характеристикой бозона Хиггса — выглядит не особо радужной. Да, отличие от Стандартной модели, о котором мечтают практически все специалисты, по-прежнему остается. Но несмотря на все усилия, оно не становится более значимым! Вначале отличие было сильным (в два раза), но и погрешности были большие. По мере набора данных погрешности уменьшились, но и само отличие тоже ослабло. В результате расхождение со Стандартной моделью по-прежнему остается на уровне примерно 2 стандартных отклонений, и этого совершенно недостаточно для того, чтобы делать какие-либо выводы. Связано ли это с неудачной статистической флуктуацией в самом начале набора данных или с какой-то неучтенной систематической погрешностью — неизвестно. Но пока всё складывается так, словно — выражаясь интернетовским жаргоном — природа нас троллит.
Распад на ZZ-пару с их последующим распадом на четыре лептона. Этот канал распада характеризуется очень малым числом событий, которые прошли все этапы отбора. Например, в данных детектора ATLAS прошлым летом в нужный интервал масс попало 13 событий, в декабрьских данных было 18 событий, а к настоящему моменту накопилось 32 события. Если раньше это еще было похоже на какую-то флуктуацию, то сейчас на графике вырисовывается красивый пик (см. рисунок). Статистическая значимость сигнала превышает 5 стандартных отклонений и в этом канале. Интенсивность связи бозона Хиггса с Z-бозонами вполне согласуется со Стандартной моделью (чуть ниже стандартной в данных CMS, чуть выше — в данных ATLAS).
Этот канал интересен еще и странным декабрьским результатом коллаборации ATLAS. Физики тогда с удивлением обнаружили, что измерения массы бозона Хиггса в этом канале дают какое-то аномально низкое значение (примерно 123,5 ГэВ), заметно не совпадающее с двухфотонным измерением (около 126,5 ГэВ). Некоторые теоретики даже поспешили интерпретировать это как проявление двух разных бозонов Хиггса.
Сейчас ATLAS обновил свои результаты. Значение массы в ZZ-канале составляет MH → ZZ = 124,3+0,6–0,5+0,5–0,3 ГэВ. Это всё еще ниже остальных оценок, но перекос начинает выравниваться. Впрочем, погрешности тоже уменьшились, так что отличие по-прежнему довольно значимое, и ситуацию удовлетворительной считать пока нельзя. С другой стороны, первые данные CMS сразу показали «хорошее» значение массы: MH → ZZ = 125,8 ± 0,6 ± 0,2 ГэВ. Поскольку статистическая погрешность пока велика, дальнейший набор данных должен прояснить ситуацию.
Другие распады. Остальные распады видны, но хуже (распад на пары W-бозонов, на тау-лептоны и на b-кварковые пары) или пока не видны совсем (на Zγ, на мюонные пары, а также полностью «невидимые» каналы распада), хотя поиск в них тоже ведется. Их анализ довольно сложен, поэтому в некоторых случаях были показаны результаты, использующие далеко не всю статистику 2012 года. В тех случаях, когда удается увидеть распады и провести измерение интенсивности связи Хиггса с этими частицами, данные вполне совпадают со Стандартной моделью.
Итак, после очередного раунда набора и обработки данных хиггсовский бозон обретает всё более и более стандартные черты. Эти данные позволяют усилить ограничения на экзотические модель, но физиков это давно не радует — они по-прежнему ждут хоть какого-то надежного проявления Новой физики в данных Большого адронного коллайдера. Энтузиазм, вспыхнувший год назад в связи с аномально сильным распадом на два фотона, постепенно сходит на нет и уступает место более прагматичной и взвешенной интерпретации данных.
-
-
-
Как знать... Несовпадение со Стандартной Моделью при этих энергиях явно выше отклонения, соответствующего указанной погрешности измерения, и что особенно важно - для нескольких соседних точек. Не Хиггс, не утверждаю. Но сам факт интересен: фактически весь интервал полнится некими резонансными энергиями, которые не исчезают в процессе дальнейшего уточнения данных.
-
Вы уж извините, но давайте я вам дам домашнее задание.
Бросьте монетку 50 раз. Выясните, сколько раз выпала решка (n_1 раз) и поставьте точку на график с усами, равными корень из n_1.
Повторите эксперимент с 50 бросаниями второй раз, поставьте на график точку n_2 со своими усами.
Повторите эксперимент еще раз и еще раз, каждый раз ставя точку на графике. В результате у вас будет 100 точек со своими погрешностями.
Предлагаю вам найти бозон Хиггса на этом графике.
А если не хочется самому убеждаться, то уж просто поверьте, что в выборке из 100 точек обязательно будут несколько, отличающиеся от ожидаемого значения более, чем на две сигмы. Это — тупо статистика, и ничего больше. Никаких сигналов тут нет.
Поэтому прошу вас не распространять глупости. Либо вы учитесь статистике, либо перестаете делать такие комментарии.-
Батенько, я сам занимаюсь статистической обработкой экспериментальных результатов и прекрасно осведомлен об учете разного рода погрешностей. И именно исходя из этого, а также указанных на графиках погрешностей экспериментальных результатов и соседства точек, демонстрирующих ОДНОВРЕМЕННЫЙ вылет за пределы указанных погрешностей (что значительно уточняет результат, так как демонстрирует определенную ширину линий возможных резонансных энергий), позволяю себе ПРЕДПОЛОЖИТЬ интересный результат при указанных энергиях. Вам ясно, уважаемый, о чем я? Так что давайте, любезный, без голимых понтов, а по сути.
-
-
-
-
Мне кажется, тут непонятно, что копать с точки зрения для экспериментатора. Ну, предположим, что это не один хиггс, а два, каждый в своем канале. И что? Какие величины измерять? Тут просто сразу резко начинаешь зависеть от каких-то теоретических моделей и их многочисленных параметров. Не видно какой-то компактной, нетривиальной и желательно модельно независимой схемы промерять эту ситуацию. Так что пока люди просто аккуратно измеряют константы связи хиггса с разными частицами с сравнивают их попарно, нанося области на двумерный плот.
Спин-2 уже не проходит достаточно четко. Но опять же, в предположении, что это одна частица :)
-
Я не уверен, что правильно понял вопрос, но попробую ответить, как понял.
Этот дополнительный множитель используется, когда есть несколько «ортогональных» вариантов развития событий. Т.е. хиггс может быть или в этом узком интервале, или в этом, или в этом, но никак не в нескольких интервалах одновременно. Для разных методик ситуация совсем не такая. Обычно если одна осмысленная методика видит сигнал, то другие тоже должны видеть что-то, может быть лучше или хуже. В любом случае наблюдение сигнала разными методиками ни в коем случае не является взаимоисключающими вариантами развития событий.-
Попробую объяснить на примере, допустим, ограничения по поперечному импульсу. Из всей совокупности событий мы отбираем события с поперечным импульсом больше, допустим, 10 ГэВ. А можем выбрать более 50 ГэВ или 100. Поскольку статистические флуктуации случайны, то пики на графиках могут возникать для каждой выборки в разных местах. Можно так подобрать критерий отбора по импульсу, чтобы пик в заданном наперед месте был максимален или минимален. Поэтому, если мы говорим о сигнале со значимостью, допустим 5 сигма для событий более 50 ГэВ, это не значит, что сигнал для событий с любым поперечным импульсом имеет ту же значимость. В СМ не написано же, что Хиггс может рождаться только при большом поперечном импульсе...
-
Да, такая тонкость имеется, но это правда отличается от того множителя, который вводят для пересчета локальной стат. значимости в глобальную.
Тут дело в том, что разные типа обработки не рассматриваются как независимые попытки найти сигнал. Они и не могут быть независимыми. Предположим, мы действительно делаем отбор по поперечному импульсу, и обнаружили, что в интервале от 10 до 20 ГэВ сигнал есть и сильный, а в интервале от 20 и выше, или ниже 10 ГэВ нет. Такая ситуация совершенно ненормальна, поскольку более-менее понятно, что хиггс будет рождаться с широким распределением по поперечному импульсу. Правильной интерпретацией такого результатат будет не то, что Хиггс нашли, а то, что эксперимент совершенно явно глючный.
Далее, поскольку характеристики процесса рождения свойства хиггса (будет он стандартный, или не совсем стандартный) более-менее понятны, то всякие ограничения типа поперечного импульса и т.д. накладываются вовсе не вслепую, а после тщательного моделирования. Вот поиск во всех интервалах масс сразу — это был поиск вслепую, т.к. масса не предсказывается. Поиск же в кинематических распределениях более-менее нацеленный. Хотя тут конечно тоже огромное число тонкостей, не всё можно заранее просчитать, поэтому в какой-то момент приходится использовать уже набранный данные, чтобы улучшить отбор будущих данных. Но здесь люди тоже поступают разумно, стараясь не внести излишний произвол. Я это описывал в новости http://elementy.ru/LHC/news?newsid=431861
Так что в целом люди с описанной ваши проблемой справляются, и новых множителей вводить тут не требуется.
-
-
-
«Ожидать сенсаций» — это вообще странное словосочетание, оно к науке вряд ли относится. Конечно, кардинально _измениться_ данные не могут. Однако в каком-то более тонком анализе свойств хиггса (а их будет проведено еще много) вполне может вылезти статически значимая аномалия, которая в СМ никак не вписывается. Это будет сенсацией, если хотите; но стоит ли ее ожидать или нет, я не знаю. Стоит ожидать много новых результатов тщательного анализа, это да.
-
Игорь, а если предположить, что явление Хиггса одно, можно ли объяснить разницу получившихся масс пока неизвестными свойствами каналов распада, калибровка измерительных приборов наверно уж точная.
-
В такой постановке — нереально. Теоретически, смещения кажущегося пика относительно истинного положения массы бывают, когда распад идет вблизи порога рождения. Такая ситуация тут действительно имеет место, т.к. ZZ-пары рождаются даже под порогом, т.е. один Z-бозон нормальный, а второй — виртуальный. Но только есть три «но»:
1) это искажение должно было бы идти в противоположную сторону: пик в ZZ канале должен выглядеть смещенным относительно двухфотонного пика в большую, а не меньшую сторону,
2) оно не могло быть столь большим,
3) этот эффект _учитывается_ при измерении массы.
-
-
-
мм.. ну в виду вчерашних докладов (лично я) считаю что хиггс всё таки есть стандартный и без дублей.
Вобщем особых низвержений от Хиггса не жду.. а вот мелкие уточнения, это да.. -
Новости науки: физика
Новые данные CMS по изучению распадов бозона Хиггса на ZZ-пары. Черные точки — экспериментальные данные, синяя гистограмма — результат моделирования без учета бозона Хиггса, красная гистограмма — результат моделирования с учетом стандартного бозона Хиггса при 126 ГэВ. Видно, что Стандартная модель хорошо — до неприятного хорошо — описывает данные CMS. Изображение из доклада на конференции