Двухструйные события на энергии 13 ТэВ не показали ничего необычного

При выходе на новые рубежи по энергии или светимости физики первым делом проверяют, нет ли в набранных данных каких-то бросающихся в глаза отклонений от Стандартной модели. Один из самых простых вариантов такого анализа — это поиск тяжелых резонансов, то есть подозрительных всплесков сечения рождения того или иного набора частиц при сканировании по их суммарной энергии (а точнее, по инвариантной массе). В последние год-два таких подозрительных всплесков на LHC встречалось немало: это и двухбозонный сигнал при 2 ТэВ, и злополучный двухфотонный всплеск при 750 ГэВ, и некоторые другие отклонения. И хотя они впоследствии были закрыты, физики продолжают поиски, поскольку каждый новый объем данных может скрывать в себе жемчужину.

Недавно коллаборация CMS выпустила статью с результатами поиска новых резонансов в рождении двух адронных струй большой энергии (arXiv:1611.03568). Подробный рассказ о таких событиях см. в нашей прошлогодней новости Многоструйные события при 13 ТэВ не принесли сюрпризов. Тогда обе коллаборации обработали данные 2015 года (интегральная светимость составляла 2–3 fb–1). Сейчас CMS провел этот же анализ на впятеро большей статистике, с интегральной светимостью 12,9 fb–1. Просканировав область инвариантных масс двух адронных струй от 0,6 ТэВ и почти до 8 ТэВ, коллаборация не заметила никаких резонансов: распределение по инвариантной массе оказалось довольно гладким, без существенных всплесков. В рамках разных экзотических моделей были установлены ограничения снизу на массу гипотетических резонансов порядка нескольких ТэВ.

16.12 | LHC

Невидимые распады бозона Хиггса пока не замечены

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.

14.12 | Планы на будущее, Запуск и работа LHC, Технические аспекты LHC |