Появились новые данные о загадочном сверхтяжелом бозоне

Физики из коллаборации CMS сообщили о росте статистической значимости события, указывающего на существование новой сверхмассивной частицы с массой в несколько раз превышающей топ-кварк. Обновленные данные ATLAS такого роста не демонстрируют, что связано с более строгими критериями, использованными для анализа. По словам физиков, некоторые выводы удастся сделать после обработки результатов нового пуска LHC после зимнего перерыва. Доклад CMS состоялся 17 марта на конференции в итальянском Ла-Тюиль, кратко о нем сообщает Nature.
Согласно докладу коллаборации, глобальная статистическая значимость пика соответствующего распаду некоторой частицы на два фотона с суммарной энергией 750 гигаэлектронвольт увеличилась с 1,2 до 1,6 сигма. Локальная значимость увеличилась до 3,4 сигма. Это связано с тем, что исследователи включили в анализ столкновения, происходившие в начале 2015 года, когда магнит детектора был выключен из-за проблем в системе охлаждения. Эти данные требовали отдельной тщательной обработки и увеличили общую выборку на 23 процента. Однако значимость события все еще гораздо ниже, чем требуемые для открытия 5 сигма, поэтому физики говорят о наблюдениях с большой осторожностью. 

Коллаборация ATLAS также обновила данные по событию, ужесточив критерии отбора — результат в предположении спина частицы равного двум (например, гравитон) оказался немного ниже рассчитанной изначально значимости: 1,8 против 1,9 сигма в начале. Если же спин гипотетической частицы равен нулю, то глобальная значимость события составляет 2,0 сигма. Локальная значимость увеличилась до 3,9 сигма. Марко Дельмастро, представитель эксперимента отметил, что рост значимости у CMS это многообещающий знак. «Но нам нужно быть осторожными с выводами. Статистика — суровая хозяйка», — добавил Дельмастро. 

Новые данные об избытке частиц на энергии 750 гигаэлектронвольт могут быть представлены на будущей неделе — на конференции запланированы доклады об анализе иных каналов распада, кроме превращения частицы в пару фотонов. До сих пор поиски неизвестной частицы в них не приводили к существенным результатам, но это может быть связано с нехваткой данных. По словам ученых, если пик является случайной флуктуацией, то к июню, или, в худшем случае, к августу, ATLAS и CMS наберут достаточно данных для того, чтобы он «рассосался». Начиная с апреля Большой Адронный Коллайдер начнет вновь собирать статистику с гораздо более высокими темпами, чем в 2015 году. 

Если пик окажется настоящей частицей, то, скорее всего, он будет указанием на новый бозон — переносчик взаимодействий. Его существование не предсказывается Стандартной Моделью, что вызвало массу обсуждений в среде физиков-теоретиков. Так, с момента анонса данных ученые подготовили уже 285 препринтов статей, посвященных возможным объяснениям события. Среди них есть предположения о том, что тот бозон — более тяжелый аналог Хиггса, — или же гравитон, гипотетической частицы, ответственной за гравитацию. По мнению экспертов, его открытие станет самым большим событием в физике элементарных частиц с обнаружения тау-лептона в 1975 году.

Впервые слухи о намеке на новую частицу появились накануне отчетной конференции в CERN, состоявшейся 15 декабря 2015 года. Коллаборации ATLAS и CMS с осторожностью отнеслись к наблюдениям и сообщили лишь данные о локальной и глобальной значимости избытка фотонов. Для CMS она составляет 2,6 сигма (локальная) и 1,2 глобальная, для ATLAS — 3,6 сигма локальная и 1,9 глобальная. 

Владимир Королёв