Два главных детектора Большого адронного коллайдера – ATLAS и CMS – зафиксировали возможные признаки существования бозона Хиггса массой около 125 гигаэлектронвольт (ГэВ), однако физикам требуется собрать значительно больше данных, чтобы делать определенные выводы о существовании или не-существовании неуловимой частицы.

Для полной определенности физикам потребуется собрать примерно в четыре раза больше данных, чем сейчас, что будет достигнуто, как ожидается, в 2012 году.

О результатах поиска бозона Хиггса представители коллабораций ATLAS и CMS рассказали на семинаре в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) во вторник. В последние недели слухи о том, что на этом мероприятии будет объявлено об открытии, активно обсуждались в блогах и в интернет-СМИ, посвященных физике высоких энергий.

«Мы пока его не нашли, мы пока не исключили его (существование), следите за новостями в следующем году», – остудил ожидания директор ЦЕРНа Рольф Хойер (Rolf Heuer).

Бозон Хиггса – последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели. Это гипотетическая частица отвечает за массы всех других элементарных частиц. Однако теория не позволяет точно установить массу бозона Хиггса.

Ранее исследователи сузили диапазон масс, в котором может «прятаться» неуловимая частица до интервала от 114 до 141 гигаэлектронвольт на скорость света в квадрате (ГэВ/c²). Физики измеряют массы частиц в единицах энергии – электронвольтах – основываясь на формуле Эйнштейна, E=mc², 100 ГэВ/c² примерно в 107 раз больше массы протона.

Рис. 1. Результат столкновения
высокоэнергетических протонов.

Ученые рассчитывают, что найти частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере. На этом ускорителе ученые сталкивают разогнанные до околосветовой скорости протоны, а затем следят за результатами – частицами и излучением, которые порождает столкновения.

Согласно теоретическим предсказаниям, бозон Хиггса после рождения может распадаться на разные частицы, одним из способов («каналов») такого распада может быть распад на два Z-бозона, четыре лептона (электрона или мюона), на два гамма-кванта. В ходе экспериментов на коллайдере ученые накапливают данные о таких столкновениях, пытаясь обнаружить превышения сигнала над фоном – уровнем рождения частиц без участия Хиггса.

МОЖЕТ БЫТЬ, 125?

Представитель коллаборации ATLAS Фабиола Джианотти (Fabiola Gianotti) сообщила на семинаре, что в ходе поисков следов распада бозона Хиггса на два гамма-кванта

ученые обнаружили превышение сигнала над фоном при значении массы 126 ГэВ со статистической значимостью 2,8 сигма (стандартных отклонения).

Для того, чтобы уверенно говорить об открытии, нужно получить результат с статистической значимостью не менее 5 сигма.

«Мы ограничили наиболее вероятный диапазон масс бозона Хиггса интервалом от 116 до 130 ГэВ, и в течение последних нескольких недель начали изучать интригующий избыток событий в области около 125 ГэВ. Это превышение сигнала над фоном может быть флуктуацией, но оно может оказаться и чем-то интересным. Мы не можем на этой стадии делать какие-то окончательные выводы», – говорит Джианотти.

«Если это искажение фонового сигнала, то это очень большая флуктуация», – добавила она.

По ее словам, для того, чтобы получить необходимый для этого объем данных, коллайдер должен набрать примерно в четыре раза больше данных о столкновениях частиц, то есть увеличить уровень интегральной светимости с 5 до 20 обратных фемтобарн.

Представитель группы, работающей на детекторе CMS, Гвидо Тонелли (Guido Tonelli) также сообщил о некоторых признаках существования бозона Хиггса в области масс менее 127 ГэВ.

«Мы не можем исключить возможность существования бозона Хиггса Стандартной модели между 115 и 127 ГэВ, поскольку здесь наблюдается небольшой избыток событий. Этот избыток ближе всего к предсказанию для Хиггса Стандартной модели в области 124 ГэВ и ниже, но статистическая значимость пока не достаточно велика, чтобы сказать что-то определенное», – сказал Тонелли.

Джиаонотти сказала, что к настоящему времени ученые смогли сузить интервал до диапазона от 115,5 до 131 ГэВ. Эксперимент CMS исключил область от 127 ГэВ до 600 ГэВ, сообщил Тонелли.

В предстоящие месяцы участники обоих экспериментов будут анализировать собранные в этом году данные и представят новые выводы на конференции в марте 2012 года.