Результаты экспериментов, исследуемых на БАКе.

 

19.04.15 LHCb продолжает открывать новые редкие распады B-мезонов.

Среди многочисленных адронов самыми интересными с точки зрения открывающихся возможностей являются B-мезоны. Они достаточно тяжелы и потому могут распадаться на множество комбинаций более легких адронов. Особенно интересны редкие распады B-мезонов, в которых b-кварк распадается не по своему обычному пути, с превращением в c-кварк, а как-то иначе. Вероятности этих распадов малы, они составляют миллионные доли, а иногда и того меньше, но именно такие редкие процессы позволяют почувствовать разные нетривиальные эффекты, сопровождающие распад.

Детектор LHCb, специально «заточенный» под изучение B-мезонов, продолжает не торопясь открывать новые варианты редких распадов и измерять их вероятности. Это касается не только лептонных и полулептонных распадов, но и чисто адронных. Недавно вышло сразу несколько статей коллаборации, в которых сообщается об открытии таких распадов и измерении их свойств.

В работах Observation of the B0sη′η′ decay и Observation of the B0ρ0ρ0 decay from an amplitude analysis of B0+π)(π+π) decays физики рапортуют о надежном открытии распадов Bsη'η' и Bρ0ρ0. Вероятности этих распадов оказались равными примерно 33 миллионных и чуть меньше одной миллионной соответственно. В обоих случаях получившиеся мезоны сами очень нестабильны и распадаются дальше. Поэтому такие распады B-мезонов восстанавливаются не напрямую, а по сложной картине разлета всего набора конечных частиц. Малая вероятность этих распадов вкупе со сложным анализом не позволяла их надежно обнаружить в экспериментах прошлого поколения; детектор LHCb смог это сделать благодаря огромной накопленной статистике.

Коллаборация LHCb за последний месяц опубликовала еще несколько статей, посвященных менее редким распадам. Эти работы могут показаться рутинными, но все они преследуют главную научную цель LHCb — составить подробный каталог всех эффектов, которые сопровождают адронные распады, и тем самым дать теоретикам многочисленные «точки опоры» для проверки своих теорий.

24.04.15 Детектор ATLAS видит еще одно небольшое отклонение от Стандартной модели.

lhc_medium_analisys_of_the_events_with_two_bjets_and_a_pair_of_leptons_1_600.jpg

Рис. 1. Отбор событий с как минимум тремя b-кварками, с двумя лептонами одинакового знака и с большим дисбалансом поперечного импульса показывает некоторое превышение над ожиданиями Стандартной модели (оно изображено гистограммой).
 Хотя результаты первого сеанса работы коллайдера LHC Run 1 в целом согласуются со Стандартной моделью, на фоне этого удручающего консенсуса сохраняются и некоторые любопытные отклонения. Каждое из них само по себе не слишком велико, но, по отдельности или вместе, они всё же требуют объяснения. В отсутствии каких-то более явных указаний на Новую физику теоретики тщательно обсуждают каждое такое отклонение.

lhc_medium_analisys_of_the_events_with_two_bjets_and_a_pair_of_leptons_2_600.jpg 

Рис. 2. Примеры процессов Новой физики, которые могут приводить к сигналу нужного типа: (а) рождение «векторных кварков» T, распадающихся на хиггсовский бозон и топ-кварк, (b) рождение новых частиц σ, распадающихся на топ-кварковые пары, (с) обмен новым хиггсовским бозоном, который может превращать легкие кварки в топ-кварки.

Недавно коллаборация ATLAS опубликовала результаты еще одного анализа, в котором тоже выявилось отличие от предсказаний Стандартной модели. Из всей набранной статистики отбирались события такого вида: как минимум две адронные струи, из которых одна — результат распада b-кварка, как минимум два электрона или мюона одинакового знака заряда и большой дисбаланс в поперечном импульсе. В рамках Стандартной модели такие события очень редки. Два лептона одинакового знака не могут родиться просто так, они должны появиться в независимых распадах тяжелых частиц, а для этого несколько тяжелых частиц должны вначале родиться. Зато такие события могут легко появляться в некоторых моделях Новой физики (рис. 2).

Поскольку заранее неизвестно, какие именно отклонения следует искать, было проведено несколько вариантов анализа с требованиями разной степени жесткости. В двух из них — они требовали два или более b-кварков и большие поперечные импульсы — обнаружилось заметное превышение над фоном. В первом Стандартная модель предсказывала примерно 4–5 событий, а обнаружено было 12. Во втором, еще более редком, ожидалось 1–2 события, а нашлось целых 6.

На первый взгляд такое отличие (в три раза!) кажется очень сильным. Но надо понимать, что при малом числе событий статистические погрешности большие. Поэтому статистическая значимость этих двух отклонений невелика, около 2,5σ. Однако этого достаточно для того, чтобы поставить этот результат в ряд других «трехсигмовых» эффектов и обращать в будущем на него пристальное внимание.

Надо еще добавить, что это не первый поиск событий такого типа. Коллаборация ATLAS уже выполняла его три года назад, когда энергия была пониже, а статистика — существенно меньше. Ничего особого тогда видно не было. Коллаборация CMS полтора года назад тоже искала подобные события, уже на полной статистике, о чем мы писали в заметке Поиск Новой физики по широкому фронту не дал положительных результатов, и тоже без громких результатов. Нынешнее сообщение ATLAS — первое, в котором в этом процессе видно что-то нестандартное.