В эксперименте CDF, возможно, найдено отклонение от предсказаний Стандартной модели

Распределение рожденных электрон-позитронных пар по инвариантной массе (на врезке показана область от 160 до 340 ГэВ). Красные точки — экспериментальные данные, синяя линия, а также синяя и зеленая области показывают теоретически ожидаемое значение от различных механизмов в рамках Стандартной модели. Заштрихованная область показывает возможный вклад новой частицы с массой 240 ГэВ. Рис. из обсуждаемой статьи arXiv:0810.2059

Полученное в эксприменте CDF энергетическое распределение рожденных электрон-позитронных пар заметно отличается от теоретических расчетов на основе Стандартной модели в области 200-250 ГэВ. Такое отличие можно было бы ожидать от нового типа частиц. Правда, это может быть всего лишь статистический выброс.

11 октября в архиве электронных препринтов появилась статья коллаборации CDF (arXiv:0810.2059), работающей на протонном ускорителе Тэватрон. В работе изучалось сечение рождения электрон-позитронных пар с суммарной энергией от 150 до 1000 ГэВ. Такие пары могут рождаться в протон-протонных столкновениях, например, так: в столкновении кварка и антикварка из встречных протонов рождается виртуальный Z-бозон или фотон, который тут же распадается на e⁺e^–-пару. Однако если в природе существуют какие-то тяжелые аналоги этих бозонов (например, частицы — переносчики новых типов взаимодействий), то они тоже будут давать свой вклад в этот процесс. Главная цель изучения рождения электрон-позитронных пар как раз и заключается в поиске таких частиц.

Набрав много событий рождения e⁺e^–-пар, экспериментаторы из CDF построили гистограмму их распределения по суммарной энергии (а точнее, инвариантной массе пары) и сравнили с теоретическими расчетами на основе Стандартной модели. Предсказания хорошо согласовывались с данными во всём изученном диапазоне значений, от 150 ГэВ до 1 ТэВ, за исключением небольшой области 200-250 ГэВ. В этой области экспериментальные точки заметно отличались от теоретических предсказаний, причем отличие было похоже на то, что можно было бы ожидать от нового типа частиц.

К сожалению, из-за довольно больших погрешностей статистическая значимость отклонений невелика. Есть небольшая вероятность (около 0,6%), что это лишь статистическая флуктуация и ничего больше. Поэтому экспериментаторы не могут пока заявить об открытии нового эффекта. Остается ждать увеличения количества набранных данных, а также результатов «сестринского» эксперимента DZero. Если этот эксперимент тоже «увидит» подобное отклонение, то их совместный анализ, возможно, приведет к громкому открытию. В этом случае изучение этого объекта станет одной из главных задач на 2009 год. Но, конечно, это отклонение может оказаться и банальным статистическим выбросом, и тогда после набора новых данных этот эффект исчезнет. Такая история уже имела место на Тэватроне: обнаруженная в 2007 году подозрительная флуктуация на 7,2 ГэВ в спектре мюон-антимюонных пар при последующем анализе оказалась лишь статистическим выбросом (подробности см. в сообщении Do you remember the dimuon bump? в блоге Tommaso Dorigo).

На всякий случай стоит подчеркнуть, что хиггсовским бозоном это быть точно не может. Бозон Хиггса настолько слабо связан с электронами, что он практически никогда не распадается на электрон-позитронные пары.