БАК заподозрили в открытии второго бозона Хиггса

Физики на Большом адронном коллайдере (БАКе) обнаружили распад на два гамма-фотона частицы массой около 700 гигаэлектронвольт. Находка ученых может указывать на существование второго бозона Хиггса, предсказываемого суперсимметричными расширениями Стандартной модели (СМ). О возможном открытии на БАКе сообщил, в частности, израильский астрофизик Марио Ливио на своей странице в Facebook и аккаунте в Twitter. Сообщение ученого пока не получило официального подтверждения.

Статистическая значимость открытия равняется трем стандартным отклонениям (то есть вероятность ошибки равна примерно 0,2 процента). В физике элементарных частиц открытие считается сделанным, если статистическая значимость равна пяти стандартным отклонениям (то есть вероятность ошибки равна примерно 0,00005 процента). Распад одновременно обнаружили коллаборации CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS).

На 15 декабря 2015 года назначена пресс-конференция коллабораций БАКа, на которой планируется рассказать о первых результатах экспериментов после перезапуска коллайдера. В период с 17:00 по 17:40 московского времени об открытиях CMS расскажет Джим Олсен из Принстонского университета (США), а с 17:40 по 18:20 результаты ATLAS представит Маруми Кадо из Линейной ускорительной лаборатории при Университете Париж-юг 11 (Франция).

Конференция будет транслироваться в прямом эфире на сайте ЦЕРНа. Подтверждение информации, представленной Ливио и другими физиками, может означать наличие в природе скалярной частицы массой около 700 гигаэлектронвольт и выход ученых за пределы СМ. Современные теории, например, минимальная суперсимметричная СМ (МССМ), предсказывают существование таких частиц. Их роль играют дополнительные бозоны Хиггса (помимо уже открытого в 2012 году бозона массой около 125 гигаэлектронвольта).

В МССМ имеется пять бозонов Хиггса, а каждой частице СМ ставится в соответствие ее суперсимметричный аналог — суперпартнер. Ученые также могут объяснить природу возникновения потенциального бозона Хиггса. Так, он может быть рожден при участии более тяжелых (и еще не открытых) частиц, некоторые из которых могут быть суперсимметричными и имеющими массу около двух тераэлектронвольтов.

Обнаружение бозона Хиггса и подтверждение СМ являлось главной целью первого этапа экспериментов на БАКе. Задача второго этапа — поиски физики за пределами СМ (в частности, дополнительных бозонов Хиггса, суперсимметричных частиц и проявлений скрытых измерений). Дискуссия о возможных результатах экспериментов на БАКе напоминает обсуждение, имевшее место в 2011-2012 годах до и после обнародования предварительных данных об обнаружении похожей на бозон Хиггса частицы и подтверждения данных в 2013 году.

БАК является крупнейшей в мире ускорительной установкой. Она расположена в ЦЕРНе (Европейской организации по ядерным исследованиям) на границе Франции и Швейцарии. На БАКе был открыт бозон Хиггса СМ. 14 февраля 2013 года коллайдер был закрыт на реконструкцию. 5 апреля 2015 года в БАКе был произведен пробный запуск. В настоящее время установка способна разгонять пучки протонов до энергий в 13 тераэлектронвольт (в системе центра масс).

15 декабря на Большом адронном коллайдере (БАК) подтвердили слабый сигнал вблизи 750 гигаэлектронвольт, который может указывать на распад тяжелой частицы на два гамма-фотона. Находка может свидетельствовать о существовании второго бозона Хиггса, предсказываемого расширениями Стандартной модели (СМ). Об этом стало известно в ходе прямой трансляции конференции на сайте ЦЕРНа, проводимой участвующими в эксперименте коллаборациями CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS).

Обе коллаборации CMS и ATLAS обнаружили пик сигнала на примерно 750 гигаэлектронвольтах. В первом эксперименте локальная статистическая значимость равняется 2,6 стандартным отклонениям, а глобальная статистическая значимость — 1,2 стандартным отклонениям. Во втором случае локальная статистическая значимость — 3,6 стандартным отклонениям, глобальная статистическая значимость равняется 1,9 стандартным отклонениям.

Необычный пик согласно данным ATLAS

Пресс-конференция коллабораций БАКа состоялась 15 декабря 2015 года. На ней рассказывалось о первых результатах экспериментов после перезапуска коллайдера. В период с 17:00 по 17:40 московского времени об открытиях CMS рассказал Джим Олсен из Принстонского университета (США), а с 17:40 по 18:20 результаты ATLAS представил Маруми Кадо из Линейной ускорительной лаборатории при Университете Париж-юг 11 (Франция).

В физике частиц открытие считается сделанным, если статистическая значимость равна пяти стандартным отклонениям (вероятность ошибки равна примерно 0,00005 процента). Данные, полученные учеными, в случае их подтверждения могли бы означать наличие в природе скалярной частицы (например, еще одного бозона Хиггса) массой около 750 гигаэлектронвольт и выход физики за пределы СМ.

Ученые собираются продолжить свои исследования и уточнить полученные данные.

Источник