Неожиданный сигнал, обнаруженный на «Теватроне», оказался ложным
Дмитрий Сафин
Коллаборация CMS доказала, что неожиданный сигнал, полтора года назад зарегистрированный в опытах на американском протон-антипротонном коллайдере «Теватрон», был ложным.
Сигнал, напомним, мог свидетельствовать о появлении некоей новой частицы с массой около 150 ГэВ и был обнаружен при измерении вероятности рождения пар W- и Z-бозонов WW и WZ. Каждый из этих двух бозонов может распадаться на кварки, формируя в процессе адронизации (образования адронов — элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях) так называемые струи. Поскольку полезные события нужно было как-то отличать от простого рождения кварков, физики рассматривали только те данные, которые удовлетворяли следующей схеме: один бозон (W) должен был распадаться на электрон или мюон и нейтрино, а второй (W или Z) — на кварк-антикварковую пару, создававшую две адронные струи.
Обработкой результатов экспериментов на «Теватроне» занималась научная группа CDF. Для выделения интересовавших их событий «WW + WZ» они использовали инвариантную массу системы из двух струй Mjj. Известно, что струи, рождающихся при распаде какой-то конкретной частицы с неизменной массой, будут давать Mjj, близкую к этой массе, а у струй, которые появляются независимо за счёт фоновых процессов, Mjj может принимать значения из очень широкого диапазона.
Итогом работы CDF стал показанный ниже график (распределение числа событий по величине Mjj), «очищенный» от всех известных видов фона. На распределении хорошо виден ожидаемый пик в области 80 ГэВ, подтверждающий, что детектор действительно регистрировал пары WW и WZ. При этом на участке 120–160 ГэВ выделялся ещё один «бугор», появление которого моделирование не предсказывало. Отсюда следовало, что учтённые процессы, возможно, дополнялись рождением W-бозона в паре с новой частицей, распадающейся на кварки.
Изначальная статистическая значимость второго сигнала (3,2 стандартного отклонения) была не слишком высока, но учёные из CDF вскоре приблизили её к принятой в физике норме в 5σ. Хотя многие специалисты относились к новому эффекту скептически, игнорировать его было уже невозможно.
| Исходный график CDF (иллюстрация CDF Collaboration). |
В архиве препринтов тут же стали появляться теоретические работы, объясняющие появление сигнала, но продолжалось это недолго. Первая же проверка данных CDF, выполненная в июне 2011-го их коллегами из коллаборации DZero, также работающей на «Теватроне», никаких аномалий в распределении событий по Mjj не выявила. «Мы не можем подтвердить существование пика, о котором говорилось ранее, — резюмировал представитель DZero Дмитрий Денисов. — Рассуждать о какой-то «новой физике» бессмысленно».
Чтобы закрыть вопрос, специалисты CMS провели своё исследование, основанное на данных Большого адронного коллайдера. Как и ожидалось, никакого пика в области 100–200 ГэВ на графике, полностью аналогичном графику от CDF, они не увидели.
Теперь, когда подозрительный сигнал, замеченный CDF, признан однозначно ошибочным и связанным с особенностями работы детектора или методик обработки информации, можно отбросить и несколько схем, которые успели построить теоретики. Некорректными, в частности, были признаны идеи о том, что на «Теватроне» наблюдалось рождение гипотетического Z’-бозона, переносчика какого-то нового взаимодействия, и объяснения результата CDF в рамках модели техницвета.
| Распределение, построенное по данным Большого адронного коллайдера (иллюстрация CMS Collaboration). |
Подготовлено по материалам arXiv.
Источник: science.compulenta.ru.
Рейтинг публикации:
|
