Вышли статьи ATLAS и CMS про поиск хиггсовского бозона

Новые результаты коллабораций ATLAS и CMS по измерению интенсивности хиггсовского сигнала в разных каналах распада. Рисунки из обсуждаемых статей

1 августа в архиве епринтов одновременно появились подробные статьи коллабораций ATLAS и CMS, касающиеся поиска хиггсовского бозона. Если месяц назад обе группы сообщили об открытии бозона Хиггса на основе предварительных данных, то сейчас обработка результатов была доведена до конца и в отдельных случаях слегка улучшена. Таким образом, эти данные представляют собой «официальные» результаты Большого адронного коллайдера по изучению бозона Хиггса по состоянию на начало августа 2012 года.

Как в статье коллаборации ATLAS (arXiv:1207.7214), так и в статье CMS (arXiv:1207.7235) подробно описывается методика отбора и анализа данных, затем приводятся детали поиска в каждом из каналов распада, а в конце даны результаты объединения по всем каналам.

Главное отличие от результатов месячной давности: ATLAS завершил анализ еще одного канала распада бозона Хиггса (на WW-пару) и также видит в нём сигнал от хиггсовского бозона при той же массе. Из-за этого резко подросла статистическая значимость наблюдаемого пика: по данным ATLAS локальная статистическая значимость сейчас составляет 5,9σ, а глобальная 5,3σ. У коллаборации CMS числа чуть поскромнее: локальная значимость 5,0σ, глобальная 4,6σ.

Обе группы также выдали свои официальные результаты измерения массы найденного бозона. Если результат CMS остался тем же, что и месяц назад, 125,3 ± 0,6 ГэВ, то значение массы, измеренное ATLAS, слегка уменьшилось и составляет теперь 126,0 ± 0,5 ГэВ, приблизившись тем самым к данным CMS. Эти два результата согласуются друг с другом в пределах погрешностей. Отметим, кстати, что такая высокая точность (погрешность всего полпроцента!) при первом же измерении новой частицы — довольно редкое явление в экспериментальной физике элементарных частиц.

Интенсивность хиггсовского сигнала в разных каналах распада показана на рисунке (подробнее о ней см. в нашей прошлой новости). Данные CMS по сравнению с предыдущими результатами почти не изменились, зато ATLAS обновил измерения в WW-канале. Эти данные теперь показывают наличие хиггсовского сигнала в этом канале, интенсивность которого согласуется со Стандартной моделью.

Если сравнить эти два набора изменений, то можно подметить следующие закономерности:

• оба эксперимента, ATLAS и CMS, показывают заметное превышение двухфотонного распада по сравнению со стандартным;
• два эксперимента, однако, различаются в выводах относительно усредненной интенсивности хиггсовского сигнала: если ATLAS дает μ = 1,4 ± 0,3 (то есть заметно сильнее стандартного бозона Хиггса), то результат CMS составляет 0,87 ± 0,23, слегка слабее ожиданий Стандартной модели;
• интенсивность бозона Хиггса в WW- и ZZ-каналах распада примерно в два раза выше в данных ATLAS по сравнению с CMS;
• CMS вообще не видит хиггсовского бозона в распаде на два тау-лептона; ATLAS свои данные в этом канале за 2012 год пока не обработал.

Различия между двумя экспериментами заметны невооруженным глазом, однако из-за больших погрешностей они пока не являются статистически значимыми. Тем интереснее будет узнать о новых данных по изменению этих величин, которые ожидаются ближе к концу года.