Хиггсовский бозон становится фоном в новых поисках

В физике элементарных частиц есть поговорка: «То, что сегодня является сигналом, станет завтра фоном» («Today's signal is tomorrow's background»). Если вы обнаружили какую-то новую частицу и продолжаете поиски дальше, то вам приходится искать что-то новое на фоне уже известного, причем в категорию известного попадает уже и только что найденная частица.

Примеров этой ситуации в физике частиц было уже много. Сейчас эта история повторяется и для хиггсовского бозона. После его открытия Большой адронный коллайдер продолжает искать новые частицы, в том числе и дополнительные хиггсовские бозоны, которые предсказываются разными теориями за пределами Стандартной модели. Эти новые бозоны Хиггса могут, в том числе, распадаться так же, как и известный уже хиггсовский бозон, что приходится учитывать физикам при обработке данных.

На днях коллаборация ATLAS обнародовала результаты по поиску новых гипотетических короткоживущих частиц со спином ноль, способных распадаться на два фотона. Поиск велся в очень широком диапазоне масс — от 65 до 600 ГэВ. Несколько лет назад именно так физики искали бозон Хиггса, когда его масса еще была неизвестна. Теперь поиск повторяется, но только на существенно большей статистике и с учетом того факта, что в районе 125 ГэВ уже есть известный хиггсовский бозон, тоже распадающийся на два фотона. Учет этого бозона, который сейчас уже играет роль фона, потребовал от физиков дополнительной аккуратности.

Заметных отклонений от предсказаний Стандартной модели не выявлено. Это позволило установить ограничение сверху на сечение рождения и двухфотонного распада гипотетических новых частиц: оно составляет от 1 до 100 fb в зависимости от предполагаемой массы частицы. Иными словами, даже если такие частицы в исследованном диапазоне масс и существуют, они либо чрезвычайно плохо рождаются на коллайдере, либо исключительно редко распадаются на два фотона. Этот анализ существенно обновляет и расширяет область масс по сравнению с предыдущими, тоже отрицательными, результатами. Новые данные могут использоваться теоретиками для установления ограничений на различные модели Новой физики.