Пресс-центр

Эксперименты БАК ищут трехбозонное рождение

Эксперименты ATLAS и CMS сообщили о поиске рождения троек тяжелых калибровочных бозонов ‒ процессов, для которых Стандартная Модель (СМ) имеет достаточно точные теоретические предсказания. Помимо стандартных процессов свой вклад в сигнал могут давать и еще неизвестные частицы. ATLAS сообщает об обнаружении указания на такое рождение, а CMS пока не зарегистрировал их проявление.

Одним из способов экспериментально «зацепить» проявление новых фундаментальных взаимодействий (Новую физику, НФ), является регистрация редких процессов, для которых имеются точные теоретические предсказания. Примером таких попыток найти НФ является поиск рождения троек тяжелых калибровочных бозонов (различных комбинаций из W- и Z-бозонов). В СМ эти частиц являются переносчиками слабого взаимодействия и именно из-за их большой массы эти силы слабо проявляют себя в нашем мире. Все меняется при переходе к высоким энергиям. На БАК слабые процессы протекают интенсивнее электромагнитных. Более того, при энергиях взаимодействия протонов, доступных на БАК оказывается, что эти два взаимодействия суть проявление единого электрослабого взаимодействия. Теория таких процессов довольно хорошо развита и предсказания довольно точны. На рисунке 1 показаны диаграммы рождения троек тяжелых бозонов, на примере процессов типа WWW.

На втором этапе работы БАК, сталкивая протоны с энергиями 6,5 ТэВ, физики вплотную приблизились к регистрации таких процессов. Так как тяжелые бозоны частицы нестабильные, их появление реконструируется в детекторе посредством регистрации их распада на пару лептонов (включая нейтрино, которое невозможно задетектировать) или на пару кварков (они регистрируются как пучки адронов – адронные струи). Физики ATLAS и CMS исследовали несколько возможных каналов распада основными из которых были: регистрация трех заряженных лептонов, регистрация двух струй и пары заряженных лептонов. Главная сложность подобного анализа состоит в трудности отделения довольно большой фоновой составляющей (см., например, рисунок 2).

Физики ATLAS искали процессы вида WWW, WWZ и WZZ. Для каждого из процессов СМ дает четкие предсказания. Погрешности измерения довольно велики, однако, объединив измерения всех каналов рождения, экспериментаторы сделали вывод о наблюдении указания на процессы трёхбозонного рождения (см. рисунок 3). Статистическая значимость составила 4σ при ожидаемом эффекте на уровне 3σ. Сотрудникам CMS повезло чуть меньше. Они сосредоточились на WWW-канале. Оценка чувствительности измерений давала прогноз регистрации эффекта на уровне 1.78σ, однако экспериментально полученная статистическая значимость составила лишь 0.6σ. Пока обработана не вся статистика, набранная в ходе второго этапа работы БАК, что позволяет надеяться на достоверное открытие уже в ближайшем будущем. Поиск НФ будет следующим шагом экспериментаторов.

Сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ принимают активное участие в работе экспериментов ATLAS и CMS, внося свой вклад в возможность проведения этих работ.