LHC по-прежнему не видит следов суперсимметрии

Ограничения снизу на массы скварков и глюино, полученные детектором ATLAS. Ограничения, полученные из реальных данных, показаны коричневой линией, ожидаемые ограничения (то есть то, как должны были бы себя вести данные в отсутствие суперсимметрии) находились в пределах желтой полосы. Зеленые области показывают пространство параметров, которое запрещено в рамках теории. Рис. с сайта atlas.ch

К настоящему времени Большой адронный коллайдер накопил уже очень серьезный объем данных по протонным столкновениям с полной энергией 8 ТэВ. По мере обработки этих данных коллаборации сообщают о новых результатах, и зачастую эти сообщения оказываются приурочены к соответствующим тематическим конференциям.

C 13 по 18 августа в Пекине проходила XX Международная конференция по суперсимметрии и теориям объединения (SUSY 2012). На ней среди прочего были представлены и новые результаты по поиску суперсимметрии на LHC. Напомним, что суперсимметрия — это гипотетическая, пока теоретическая, конструкция, которая могла бы дать ответ на некоторые из фундаментальных вопросов, стоящих перед физикой элементарных частиц. Поиск суперсимметрии — будь то прямое рождение суперсимметричных частиц или косвенные их проявления — одна из важных научных задач Большого адронного коллайдера. Экспериментальные группы, работающие на детекторах ATLAS и CMS, уже неоднократно рапортовали о поиске этих эффектов во всё увеличивающихся объемах статистики, но пока все эти поиски остаются безрезультатными. Ситуация по состоянию на начало 2012 года кратко описана на страничке Поиск суперсимметрии: результаты.

Положение дел не изменилось и сейчас, после того как на SUSY 2012 были представлены новые данные обеих коллабораций по поиску суперсимметрии. В каждой коллаборации проявления суперсимметрии ищут сразу в нескольких десятках разных каналов рождения частиц, и обновленные результаты многих из них были упомянуты на конференции (подробности см. на странице научной программы). Обзорные доклады ATLAS и CMS были представлены на пленарной сессии 15 августа.

Для примера на рисунке показан типичный результат по поиску суперпартнеров кварков и глюонов, взятый из технического сообщения ATLAS-CONF-NOTE-2012-109. Поскольку массы частиц-суперпартнеров заранее не известны, физики ищут все похожие на них частицы с любыми массами, при этом чем они тяжелее, тем реже они рождаются. Отсутствие таких частиц в эксперименте позволяет закрыть некоторые области масс этих частиц. На рисунке изображена область масс суперпартнеров глюонов (которые называются «глюино») и суперпартнеров кварков (которые называются «скварки») вплоть до 2–3 ТэВ для моделей SUGRA и CMMSM (наиболее простые и популярные разновидности суперсимметричных теорий). Видно, что в рамках этой модели с данными параметрами глюино легче 1 ТэВ и скварки легче 1,5 ТэВ уже закрыты.

Другие результаты по поиску суперсимметрии в разных наборах частиц см. на тематических страницах коллабораций ATLAS (ATLAS SUSY Searches) и CMS (CMS Supersymmetry Physics Results).

Эти данные лишний раз подтверждают, что низкоэнергетической суперсимметрии (при которой массы суперчастиц лежат в районе 1 ТэВ и на которую очень надеялись многие физики до запуска LHC), по всей видимости, нет. Это, конечно, не закрывает саму идею суперсимметрии: она вполне может реализоваться в нашем мире, но на большем масштабе масс. Однако в этом случае она уже не будет так легко решать те задачи по объяснению параметров Стандартной модели, которые на нее возлагали раньше.

Возможен также и вариант, при котором суперсимметрия лежит в пределах досягаемости LHC, но только она не столь проста, как хотели бы теоретики. Приведенный выше рисунок, на самом деле, относится к одной очень простой суперсимметричной модели. Существуют и расширенные варианты суперсимметричных теорий с большим количество свободных параметров, охватить который целиком со всеми возможными вариантами пока нереально. Поэтому энтузиасты не унывают и продолжают поиск такие разновидностей суперсимметричных теорий, которые пока согласуются с экспериментальными данными.