ATLAS разрабатывает методику анализа тяжелых широких струй

На днях в архиве е-принтов появилась большая статья коллаборации ATLAS, которая, хоть и посвящена чисто техническому аспекту обработки данных, может сыграть важную роль в поиске Новой физики. В частности, она поможет прояснить недавний загадочный результат, намекающий на существование неизвестной сверхтяжелой частицы с массой 2 ТэВ.

В статье представлен подробнейший анализ того, как опознавать быстрые W-бозоны по их адронным распадам. Проблема тут вот в чем. W-бозоны и их нейтральные аналоги Z-бозоны — это частицы-переносчики слабого взаимодействия. Для экспериментов на LHC они являются рабочими лошадками в самых разных поисках Новой физики. Оба этих бозона могут иногда распадаться на лептоны — и тогда их видно более-менее хорошо. Но чаще они распадаются на адроны, и в этом случае их приходится отделять от огромного адронного фона.

Если W-бозон вылетает с не слишком большой скоростью, то адронный распад виден в детекторе по двум адронным струям. Современные методики анализа столкновений успешно такие события анализируют и идентифицируют в них W-бозон. Однако если W-бозон родился сразу с околосветовой скоростью, то две отдельные струи в его распаде сливаются в одну, но широкую, — просто потому, что все продукты распада в среднем летят вперед. И вот с такими струями предыдущие алгоритмы не справлялись. Это большое упущение, потому что быстрые W-бозоны могут легко рождаться в распадах гипотетических тяжелых частиц.

В прошлом году теоретики предложили новый метод анализа данных, который реагирует на широкие адронные струи и использует их внутреннюю структуру. Совсем недавно коллаборации ATLAS и CMS взяли этот метод на вооружение для поиска новых тяжелых частиц и, независимо друг от друга, обнаружили неожиданный всплеск при массе 2 ТэВ. И хотя это очень воодушевило теоретиков, были и осторожные замечания, что методика еще сырая и ее следует вначале тщательно обкатать.

Именно это, по сути, и было проделано в новой технической работе ATLAS. Коллаборация описала и проанализировала несколько методов идентификации и «просеивания» широких адронных струй, которые помогут более надежно опознавать быстрые W-бозоны, распадающиеся адронным образом, и измерять их энергию. Поскольку это была техническая статья, никаких новых громких результатов представлено не было. Но зато накопленный здесь опыт позволит в дальнейшем более надежно искать Новую физику.