Российские исследователи из ОИЯИ и Курчатовского института получили новые результаты в рамках коллаборации ATLAS на LHC. Исследователи публикуют данные о статистике анализа столкновений частиц в первом и втором сеансе Большого адронного коллайдера в CERN. Ученые работали над исследованиями по измерению массы бозона Хиггса и эффективного времени жизни Bs0-мезона в распаде на мюон и антимюон, а также поиску квантовых черных дыр в распадах типа «адрон — электрон» и связанных состояний в рождении пары векторных мезонов. Об этом сообщает пресс-служба ОИЯИ.
Квантовые черные дыры — это объекты (не астрофизические) с дополнительными размерностями, гипотетическое предсказание вне рамок Стандартной модели. То есть точно быть уверенными в том, что они существуют, ученые пока не могут. Их существование описывают теоретики многомерного пространства. Эта концепция заключается в том, что если пространство действительно имеет высшие, скрытые измерения, то микроскопические черные дыры могли возникнуть в ранней Вселенной сразу после Большого взрыва. Если это так, то рождение этих объектов можно предположить и на наиболее мощных из ныне действующих ускорителей. Специалисты считают, что квантовые черные дыры будут не поглощать вещество, а, наоборот, мгновенно испускать излучение и тут же, примерно за 10-26 секунд, распадаться.
«Мы поставили очень высокие пределы на существование квантовых черных дыр. В двух основных теоретических моделях была исключена вероятность образования таких дыр при энергиях ниже 6,8 и 9,2 ТэВ», — сообщил начальник сектора элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Евгений Храмов.
Другое исследование с участием российских ученых заключалось в том, что специалисты искали новые состояния в распадах на пару векторных мезонов. Главной задачей ученых здесь было найти и исследовать связанные состояния: тетракварки и пентакварки. Их открыли в 2014–2015 годах на LHC. Чтобы получить их, специалисты используют мюоны, которые являются каналом распада пары J/ψ-мезонов (джей-пси-мезонов). Они рождаются в протон-протонных взаимодействиях. Также связанные состояния можно получить из пары J/ψ и ϕ2s-мезон.
«В связанных состояниях мы ищем новый пик, который до этого не видели. Пока что все данные согласуются со Стандартной моделью — в ней предсказываются связанные состояния кварков», — рассказал Евгений Храмов. Однако ученый отметил, что точных предсказаний массы этих состояний пока что не было. При этом коллаборация другого эксперимента Большого адронного коллайдера, LHCb, нашла связанное состояние при массе 6,9 ГэВ/с2. При этом тетракварк состоял из четырех одинаковых кварков (двух с и двух анти-с). Теперь эти результаты будут проверять на ATLAS.
Ученые из Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт» в эксперименте ATLAS измеряли массу бозона Хиггса и эффективное время жизни Bs0-мезона. Специалисты объединили результаты двух предыдущих сеансов на LHC, где исследовались очень редкие распады. Из-за этого они набирали статистику несколько лет.
Специалисты измерили массу бозона Хиггса — она оказалась следующей: mH ATLAS = 125,11 ± 0,11 ГэВ/c2. «Масса бозона Хиггса участвует в предсказаниях масс других частиц, поскольку взаимодействие с полем Хиггса "генерирует" их собственные массы. Перед открытием бозона Хиггса однозначного предсказания для его массы не было. Вариации были вплоть до ТэВ-ных областей», — прокомментировал важность измерения Евгений Храмов.
Также ученые измерили эффективное время жизни Bs0-мезона в распаде на мюон и антимюон. Оно, в отличие от массы бозона Хиггса, было рассчитано в Стандартной модели, где составляет около полутора пикосекунд: τμμСМ = (1,624 ± 0,009) пс. Сильные отклонения от этого промежутка в будущем могут показать ученым, что они имеют дело с Новой физикой. «Bs0 — это классика поиска сигналов или признаков существования физики вне Стандартной модели. Если вдруг в распаде Bs0 в мюонную пару будет измерено другое время жизни, это будет указанием на существование Новой физики», — сообщил Евгений Храмов.
Эффективное время жизни Bs0 ученые измерили в трех экспериментах на Большом адронном коллайдере. «Результаты показали более-менее равноудаленные измерения от Стандартной модели, но одни в большую сторону, другие — в меньшую. С такими погрешностями интерпретировать время жизни как указание на Новую физику не получается. Отличающееся значение при такой огромной погрешности ни о чем не говорит. К сожалению, эти измерения — не прямой поиск Новой физики: они могут дать указание на ее существование, но никак ее не конкретизируют», — сказал ученый.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
