Невидимые распады бозона Хиггса пока не замечены

16.12.2016 • LHC • 7 комментариев

Бозон Хиггса может распадаться на самые разные комбинации частиц. Многие из них доступны измерению, и все их следует внимательно изучить в поисках хоть каких-то отклонений от Стандартной модели. Среди них есть особенно любопытная возможность — «невидимый распад», то есть распад на частицы, которые не оставляют никакого следа в детекторе. В рамках Стандартной модели такой распад возможен с ничтожной вероятностью — примерно 0,1%; роль невидимых частиц играют две пары нейтрино. Однако в теоретических моделях за пределами СМ часто встречаются новые легкие частицы (например, частицы-кандидаты в темную материю), на которые бозон Хиггса тоже может распадаться. Если в природе реализуется такая ситуация, то вероятность невидимого распада может резко вырасти по сравнению с СМ.

Невидимый распад бозона Хиггса можно обнаружить на LHC по импульсу отдачи, который приобретают другие, обычные частицы, родившиеся вместе с бозоном Хиггса. В столкновении протонов лоб в лоб рождается набор частиц, которые разлетаются в разные стороны. Хиггсовский бозон распадается на невидимые частицы и избегает регистрации, но остальные частицы хорошо видны. Измерив их импульсы, детектор видит дисбаланс поперечного импульса. Набрав статистику таких событий и построив распределения по потерянному импульсу, можно опознать в них «отпечаток» невидимого распада бозона Хиггса.

Поиски таких событий уже проводились в 2013 году, и никакого намека на невидимый распад тогда найдено не было. Сейчас, имея на руках первые данные сеанса Run 2, набранные еще в 2015 году, коллаборация CMS выполнила новый поиск такого распада при энергии столкновений 13 ТэВ. Статья с результатами этого исследования на энергиях 7, 8 и 13 ТэВ появилась недавно в архиве е-принтов (arXiv:1610.09218). Общий вывод остается тем же, что и раньше: намеков на невидимый распад пока не видно, а ограничение сверху на его вероятность составляет 24% на уровне статистической значимости 95%.

Детектор ATLAS увидел аналогичную картину, но официальная статья этой коллаборации пока не вышла. Впрочем, предварительные результаты обеих коллабораций были представлены еще в августе на конференции ICHEP 2016.

Показать комментарии (7)

Свернуть комментарии (7)

plyuha 19.12.2016 00:58 Ответить

> Невидимые распады бозона Хиггса пока не замечены

да и видимые по большому счёту тоже :(

Ответить
Fireman 19.12.2016 10:52 Ответить

Наверное все таки придется ждать ee или pe хиггсовскую фабрику :(

P.S.
"на уровне статистической значимости 95%"
интересно, а возможна ситуация, когда потребуется статистическая значимость стремящаяся к 100%?

Ответить
- Rattus Fireman 19.12.2016 11:15 Ответить
  
  >интересно, а возможна ситуация, когда потребуется статистическая значимость стремящаяся к 100%?
  
  Так это ж 5сигма и есть.
  
  Ответить
  - Fireman Rattus 19.12.2016 11:25 Ответить
    
    э... не совсем так
    http://elementy.ru/LHC/HEP/study/errors/sigma
    
    тут вопрос про "достоверность"
    вот и интересно - когда достоверность понадобится ~100%
    
    Ответить
    - Игорь Иванов Fireman 28.12.2016 03:08 Ответить
      
      Вопрос непонятен. Для чего понадобится?
      
      Ответить
      - Fireman Игорь Иванов 28.12.2016 10:54 Ответить
        
        наверное, я все таки путаю с этой CL
        
        вопрос был такой - почему для открытия нужно 5 сигма, т.е. 99.9999%, достоверность того, что намерили всего 95%
        
        вот и интересовало, почему такое маленькое CL и могут ли быть случаи, когда кроме 5 сигма будут предъявляться более высокие требования к CL
        
        Или я запутался в вероятностях?
        
        Ответить
        
        Игорь Иванов Fireman 29.12.2016 21:26 Ответить
        
        Разные критерии для сообщения об открытия и сообщения о ненаблюдении используются потому, что сами эти заявления — принципиально разные по своей силе и по последствиям.
        
        Когда вы сообщаете об открытии, вы _переписываете_ физику и, следовательно, вы сильно рискуете при этом. Если вы сделаете ошибочный вывод о наличии нового эффекта в ситуации, когда его нет, вы подводите научное сообщество. Рано или поздно придется откатывать обратно, и это будет очень неприятно, и вам, и людям, которые опирались на ваш вывод как на объективный факт о природе. Поэтому вероятность этого ложно-положительного заявления надо минимизировать.
        
        Если же вы сообщаете о том, что некоторого гипотетического эффекте на видно, вы сохраняете статус-кво, вы ничего не переписываете. Вы говорите лишь, что новый эффект, если и существует, в ваших данных не виден. Еще раз подчеркну: вы не утверждаете, что эффект точно отсутствует. Вы лишь говорите, что на основании данных нельзя сделать вывод, что он точно есть. Если вы ошибетесь — т.е. НЕ сделаете вывод о наличии эффекта, тогда как он, в принципе, начинает уже угадываться в ваших данных, — то это нестрашно. Желательно этого не допускать, но это, по крайней мере, никого не подводит.
        
        Ответить