Представлены новые результаты поиска хиггсовского бозона на Тэватроне

Новые результаты по поиску хиггсовского бозона: «коэффициент недочувствительности» Тэватрона в области масс бозона от 100 до 200 ГэВ. Изображение из доклада High mass Higgs at Tevatron (PDF, 8,3 Мб), представленного на симпозиуме

Найти хиггсовский бозон и изучить его свойства — важнейший шаг на пути к следующей «революции» в физике элементарных частиц, которая, как надеются физики, уже не за горами. Потому поиск любых возможных проявлений хиггсовского бозона — начиная от его прямого рождения на коллайдерах высоких энергий и заканчивая тонкими эффектами при низких энергиях — присутствует в научной программе почти всех современных ускорительных экспериментов.

На изучение хиггсовского бозона нацелен и Большой адронный коллайдер. Однако пока LHC не вступил в строй и не начал набирать сколько-нибудь серьезную статистику, единственной установкой, у которой есть шанс в ближайшие год-два «увидеть» хотя бы первые признаки существования хиггсовского бозона, остается американский протон-антипротонный коллайдер Тэватрон. Он год за годом исправно набирает статистику, а параллельно с этим улучшаются и методы поиска редких процессов во всём массиве накопленных данных. В результате сейчас Тэватрон уже подошел к тому порогу чувствительности, при котором он уже может «закрыть» бозон в каком-то интервале масс или же, наоборот, увидеть сигнал его существования. Развитие этой ситуации в последние два года отслеживалось в новостях Тэватрон скоро начнет «чувствовать» хиггсовский бозон (май 2008 года), У Тэватрона есть шансы заметить хиггсовский бозон раньше LHC (март 2009 года), Обнародованы новые результаты по поиску хиггсовского бозона на Тэватроне (март 2009 года), причем в последней новости описаны данные Тэватрона, «закрывающие» стандартный хиггсовский бозон в интервале масс 160–170 ГэВ на уровне достоверности 95%.

На проходящем в эти дни симпозиуме по физике на адронных коллайдерах прозвучали два доклада с новыми результатами по поиску хиггсовского бозона на Тэватроне: Low mass Higgs at Tevatron (PDF, 3 Мб), High mass Higgs at Tevatron (PDF, 8,3 Мб). Эти результаты представлены на сводном графике (см. рисунок), на котором отложен «коэффициент недочувствительности» в области масс хиггсовского бозона от 100 до 200 ГэВ — число, показывающее, насколько Тэватрону надо еще «подтянуться», чтобы начать «чувствовать» хиггсовский бозон с той или иной массой (подробное описание см. в новости Тэватрон скоро начнет «чувствовать» хиггсовский бозон). Представленные результаты получены после объединения данных с обоих детекторов Тэватрона — CDF и DZero.

Несколько неожиданным в новых результатах оказалось то, что хиггсовский бозон теперь считается «закрытым» (с достоверностью 95%) в более узком диапазоне масс (163–166 ГэВ), чем раньше. На самом деле, причина такого поведения — просто статистическая флуктуация данных за счет фоновых процессов. (Некоторые технические подробности анализа разъяснены в сообщении в блоге Томмасо Дориго, физика-экспериментатора, участника эксперимента CDF на Тэватроне и CMS на LHC.)

Натренированному взгляду открывается еще одна особенность новых данных: ограничения на существование хиггсовского бозона с массами в районе 135 ГэВ получаются хуже, чем ожидалось на основе моделирования. Говоря очень условно, полученные данные «противятся» закрытию хиггсовского бозона. Эффект пока очень слабый, ни о чём статистически достоверном пока речи не идет. Однако полезно подчеркнуть, что если бы хиггсовский бозон действительно находился в этой области масс, то он бы начал проступать в данных именно таким образом. Не исключено, впрочем, что в будущем после набора еще большей статистики это отклонение тоже исчезнет.

Ожидается, что Тэватрон проработает до конца 2011 года. За это время планируется статистику увеличить еще вдвое, методы анализа должны стать еще более «прозорливыми», так что в ближайшие годы можно по-прежнему ожидать новых интересных результатов с Тэватрона.