Физики из коллабораций ATLAS и CMS рассказали о последних результатах поисков частиц вне Стандартной модели на Большом адронном коллайдере. Ученые искали частицы, распадавшиеся на два фотона в данных, собранных за 2016 год. По словам представителей коллаборации ATLAS новые данные не подтверждают избыток фотонов с суммарной энергией 750 гигаэлектронвольт. Аналогичные результаты были получены CMS, на что указывает документ, досрочно опубликованный прошлой ночью.

Столкновение, приводящее к образованию двух фотонов (зеленый) с суммарной энергией 750 гигаэлектронвольт. CMS / CERN

Об этом ученые рассказали в рамках доклада, прошедшего в рамках международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP 2016).

Анализ диаграмм двухфотонных событий из предположений, что неизвестная частица имеет спин равный нулю (слева) или двум, как у гравитона (справа). ATLAS

Впервые информация о небольшом пике на диаграмме двухфотонных событий появилась в декабре 2015 года. Статистическая значимость всплеска, видимая в двух экспериментах, не достигала требуемой величины в 5 сигма, однако многие физики-теоретики восприняли сообщение с оптимизмом. С декабря 2015 года в сервисе препринтов arXiv.org было опубликовано свыше 400 работ, посвященных теоретическому описанию гипотетической частицы с энергией 750 гигаэлектронвольт.

Ученые допускали, что частица может оказаться более тяжелым аналогом бозона Хиггса, предсказанным в расширенных версиях Стандартной модели, или гравитоном, гипотетической частицей, ответственной за гравитацию. Эксперты из CERN называли потенциальное открытие, в случае его подтверждения, самым большим событием в физике элементарных частиц с обнаружения тау-лептона в 1975 году. Подробнее о теоретических описаниях частицы можно прочитать здесь.

В марте 2016 года появились новые данные анализа, включавшие результаты первого пуска БАКа. Физики из CMS отметили, что локальные и глобальные статистические значимости пика выросли, но требуется больше данных. Так, локальная значимость уже достигла 3,4 сигма, по сравнению с анализом только лишь данных 2015 года. В новом анализе ученые из CMS добавили статистику, собранную вплоть до 14 июля 2016 года.

Объединив данные 2015 и 2016 года (последние примерно в три раза больше по объему) и проанализировав последние, физики не увидели избытка двухфотонных событий с энергией в 750 ГэВ. Более того, в данных CMS наблюдается даже небольшая «ямка» в фоновом сигнале. По всей видимости, сигнал оказался статистической флуктуацией. Как отмечают физики из ATLAS, несмотря на кажущуюся разницу между результатами 2015 и 2016 года, значимость расхождения между ними всего 2,7 сигма. Для CMS та же величина оценивается в 2,4 сигма. 

На всей диаграмме двухфотонных событий вплоть до области 2 500 гигаэлектронвольт других значимых всплесков не наблюдается. 

Автор: Владимир Королёв