Данные 2016 года окончательно закрыли недавний намек на суперсимметрию

Распределение событий, прошедших отбор, по инвариантной массе лептонной пары (по данным ATLAS 2015 и 2016 годов). Черные точки — экспериментальные данные. Цветные гистограммы — вклад разных процессов Стандартной модели. Гистограммы, обозначенные розовыми сплошными и пунктирными линиями, — то, как мог бы выглядеть график данных в том или ином варианте суперсимметричных моделей. Рисунок из статьи коллаборации ATLAS

Пару лет назад, когда коллайдер находился на стадии модернизации, физики тщательно, не торопясь анализировали весь тот массив данных, который был накоплен на LHC во время сеанса 2010–2012 годов. В начале 2015 года сразу две коллаборации, ATLAS и CMS, заявили, что видят намеки на отклонения от Стандартной модели в процессе с очень характерным «отпечатком» в детекторе: лептонная пара (e+e− или μ+μ−), адронные струи и сильный дисбаланс поперечного импульса (подробности см. в новости Поиски суперсимметрии на коллайдере принесли новую интригу). Статистическая значимость отклонения выглядела очень любопытной, но картину сильно портило то, что два детектора видели разные, не согласующиеся друг с другом отклонения. Детектор ATLAS видел отклонение в форме пика при массе Z-бозона на графике инвариантных масс лептонной пары, а CMS видел клинообразные превышение при инвариантной массе строго меньше Z-бозона. И то, и другое превышение можно было, в принципе, интерпретировать как проявление рождения и распада суперсимметричных частиц, но только конкретные процессы в этих двух случаях были сильно разные. В разделе Загадок коллайдера этим двум отклонениям были посвящены две разные страницы: Поиск суперсимметрии — 1 (CMS) и Поиск суперсимметрии — 2 (ATLAS).

Первые же данные сеанса Run 2, обнародованные в конце 2015 года, поставили отклонение CMS под сомнение. В середине 2016 года коллаборация CMS довела этот анализ до конца и была вынуждена признать, что никаких намеков на отклонение не осталось (см.: Напоминавшее суперсимметрию отклонение в данных CMS Run 1 закрыто). Однако то отклонение, которые видел ATLAS в сеансе Run 1, казалось, начинает проглядывать и в предварительных данных 2015 года. Коллаборация ATLAS решила не доводить этот ограниченный анализ до полноценной публикации, а вместо этого дождалась куда большего объема данных 2016 года и повторила его на впятеро большей статистике. Результаты этого анализа, основанного на интегральной светимости 14,7 fb−1, появились в архиве препринтов в середине ноября.

Новый анализ по сути повторяет предыдущий, но с новыми данными. По сравнению с анализом 2015 года слегка ужесточились критерии отбора, а также стало больше вариантов такого анализа для разных порогов отбора событий. Подчеркнем, что такое видоизменение критериев — это ни в коей мере не подгонка под какой-то желаемый результат, а следствие накопившегося за прошедшие годы опыта более четкого моделирования фона. Физики используют огромный, постоянно пополняющийся массив результатов моделирования и постоянно совершенствуют критерии отбора, делая их более прозорливыми.

Новые результаты показали, что при нынешней уточненной процедуре анализа подозрительный эффект исчез. По всей видимости, он был вызван тем, что некоторые фоновые события с обычным рождением Z-бозона и других частиц просочились в ту выборку, которую физики тогда считали «сигнальной». Сейчас данные вполне сходятся с моделированием на основе Стандартной модели. Таким образом, тянувшаяся два года история с проявлением суперсимметричных частиц в этом канале рождения, — закрыта.

Напоследок любопытно отметить момент, характерный для статей-закрытий. Публикация ATLAS 2015 года с обнаружением эффекта была за два неполных года процитирована физиками 82 раз. Статья 2016 года, сообщающая о закрытии эффекта, за два месяца набрала всего одну ссылку, хотя если говорить объективно, то она передает более точную картину мира, чем статья двухлетней давности. Увы, но для теоретиков вывод простой: нет отклонения — нет повода для интерпретации.