Содержание:
Текущая ситуация
Ситуация по состоянию на март 2015 года такова:
- Открыт хиггсовский бозон с массой примерно 125 ГэВ. Его свойства не противоречат Стандартной модели, см. подробности на странице Изучение хиггсовского бозона.
- Если первоначальное заявление об открытии основывалось на совокупном анализе всех каналов распада, то сейчас хиггсовский сигнал достоверно виден в γγ-, ZZ-, и WW-распадах по отдельности, а также заметен в распаде на тау-лептоны.
- Других хиггсовских бозонов, в том числе заряженных, пока не обнаружено.
Ключевые научные статьи:
- ATLAS:
краткая: Phys.Lett. B716 (2012) 1 (свыше 4000 цитирований).
- CMS:
краткая: Phys.Lett. B716 (2012) 30 (свыше 4000 цитирований),
подробная: JHEP 06 (2013) 081,
«статья-наследие» (окончательные результаты LHC Run I): arXiv:1412.8662.
- совместная статья:
Science 338 (2012) 1576-1582.
Подробные новости на «Элементах»:
- Распад бозона Хиггса на частицы материи еще сильнее указывает на его стандартность, 09.12.2013.
- Нобелевская премия по физике — 2013, 10.10.2013.
- Новые данные ATLAS по хиггсовскому бозону: интрига сохраняется, 19.12.2012.
- Хиггсовский бозон: открытие и планы на будущее, 16.07.2012.
Хронология поиска и промежуточные результаты
Самые последние данные наверху; ссылки даются либо на статьи, либо на предварительные результаты на сайте коллабораций. Приводятся также ссылки на новости на «Элементах».
| Дата | Коллаборация | Подробности поиска | Результат | Ссылки |
| январь 2015 | ATLAS | распад на тау-лептоны; полная статистика LHC Run I | Хиггсовский сигнал четко виден в тау-лептонном распаде; статистическая значимость составляет 4,5σ. | статья; «Элементы» |
| декабрь 2014 | CMS | «статья-наследие» (legacy paper): окончательные результаты всех свойств хиггсовского бозона на статистике LHC Run I | Измерены все характеристики хиггсовского бозона по пяти каналам распада. | статья; графики и числа |
| декабрь 2014 | ATLAS | распад на WW* с последующими их лептонными распадами; полная статистика LHC Run I | Открытие хиггсовского бозона по одному лишь WW*-каналу; статистическая значимость сигнала 6,1σ. Намеки на рождение бозона Хиггса через слияние двух W-бозонов. | статья; «Элементы» |
| август 2014 | ATLAS | двухфотонный распад; полная статистика LHC Run I | Новое измерение вероятности распада на два фотона с разбивкой по разным каналам рождения; статистическая значимость сигнала 5,2σ; исчезла аномалия в двухфотонном распаде. | статья; «Элементы» |
| июль 2014 | CMS | распад на два фотона; полная статистика LHC Run I | Открытие хиггсовского бозона по одному лишь γγ-распаду; статистическая значимость сигнала 5,7σ; исчезла аномалия в двухфотонном распаде. | статья; «Элементы» |
| январь 2014 | CMS | распады бозона на тау-лептоны и на b-кварки | Хиггсовский сигнал начинает проступать в этих двух каналах; совокупная статистическая значимость 3,8σ. | статья; «Элементы» |
| март 2013 | CMS | подробная статья про открытие бозона; статистика 5 fb–1 на 7 ТэВ и 5 fb–1 на 8 ТэВ | Четкий пик вблизи 125,3 ГэВ, статистическая значимость 5σ. | статья |
| март 2013 | ATLAS | три канала распада (γγ, ZZ → 4l, WW) на статистике 25 fb–1 | Четкий пик вблизи 125,5 ГэВ, статистическая значимость 10σ. | Графики: gamgam, ZZ, WW; «Элементы» |
| март 2013 | CMS | все каналы распада на статистике вплоть 25 fb–1 | Четкий пик вблизи 125,7 ГэВ, статистическая значимость выше 7σ; необычное изменение γγ-сигнала. | PAS; «Элементы»: общая картина, γγ-сигнал |
| 1.08.2012 | ATLAS | три канала распада (γγ, ZZ, WW) на статистике 4,8 fb–1 (при 7 ТэВ) и 5,9 fb–1 (при 8 ТэВ), остальные каналы только на статистике 2011 года | Превышение вблизи 126,0 ГэВ, статистическая значимость 5,9σ. | статья, «Элементы» |
| 1.08.2012 | CMS | все каналы распада на статистике 5,1 fb–1 (при 7 ТэВ) и 5,3 fb–1 (при 8 ТэВ) | Превышение вблизи 125,3 ГэВ, статистическая значимость 5,0σ. | статья, «Элементы» |
| 4.07.2012 | ATLAS | два канала распада (γγ, ZZ → 4l) на статистике 4,8 fb–1 (при 7 ТэВ) и 5,9 fb–1 (при 8 ТэВ), остальные каналы только на статистике 2011 года | Превышение вблизи 126,5 ГэВ, статистическая значимость 5σ. | доклад; Note, графики; «Элементы» |
| 4.07.2012 | CMS | все каналы распада на статистике 5,1 fb–1 (при 7 ТэВ) и 5,3 fb–1 (при 8 ТэВ) | Превышение вблизи 125,3 ГэВ, статистическая значимость 4,9σ. | доклад; TWiki; PAS; «Элементы» |
| март 2012 | ATLAS | все каналы распада, статистика 4,9 fb–1 | Превышение сигнала над фоном вблизи 126 ГэВ, статистическая значимость 2,5σ. | Note; «Элементы» |
| март 2012 | CMS | все каналы распада, статистика 4,8 fb–1 | Превышение сигнала над фоном вблизи 125 ГэВ, статистическая значимость 2,8σ. | TWiki, PAS; «Элементы» |
Ситуация на февраль 2012 года
По состоянию на февраль 2012 года ситуация с выполнением этих задач была такова:
Заранее не известно, существует ли хиггсовский бозон, а если существует, то какой он обладает массой и сколько разных типов бозона Хиггса есть в природе. Поэтому поиск хиггсовского бозона ведется сразу в широком диапазоне масс от 110 до 600 ГэВ (ниже 114 ГэВ бозон Хиггса закрыт по данным LEP, выше нескольких сотен ГэВ бозон Хиггса уже будет нестандартным). Он включает в себя две главные задачи:
- найти хиггсовский бозон с каким-то значением массы,
- убедиться, что хиггсовского бозона нет в других диапазонах масс.
- хиггсовский бозон пока не найден; однако имеется некоторое превышение данных над фоном в районе 125 ГэВ, которое выглядит похожим на проявление бозона Хиггса.
- закрыт практически весь диапазон возможных масс стандартного бозона Хиггса, за исключением узкой области в районе 115–130 ГэВ.
Ожидается, что ситуация окончательно прояснится примерно к осени 2012 года.
Хронология поиска и промежуточные результаты (на февраль 2012)
Самые последние данные наверху; ссылки даются либо на статьи, либо на предварительные результаты на сайте коллабораций. Приводятся также ссылки на новости на «Элементах».
| Дата | Коллаборация | Подробности поиска | Результат | Ссылки |
| 13.12.2011 | ATLAS | два канала распада (γγ, ZZ → 4l) на статистике 4,9 fb–1; остальные каналы на статистике <2 fb–1 | Не исключенными остаются интервалы масс 115–131 ГэВ и 237–251 ГэВ; обнаружено превышение над фоном при 126 ГэВ с локальной статистической значимостью 3,6σ. | TWiki, Note; «Элементы» |
| 11.12.2011 | CMS | пять каналов распада (γγ, bb, ττ, WW, ZZ); статистика 4,7 fb–1 | Не исключенным остается интервал масс 110–127 ГэВ; есть небольшое превышение над фоном вблизи 125 ГэВ. | TWiki, PAS; «Элементы» |
| 18.11.2011 | ATLAS + CMS | объединение двух экспериментов по всем каналам распада на статистике 1,0–2,3 fb–1 | На уровне достоверности 95% закрыта область масс 141–476 ГэВ. | TWiki, PAS |
| 24.07.2011 | ATLAS | статистика 1,0–1,2 fb–1 | На уровне достоверности 95% закрыты области масс 155–190 ГэВ и 295–440 ГэВ. | доклад, Note; «Элементы» |
| 24.07.2011 | CMS | статистика 1,0 fb–1 | На уровне достоверности 95% закрыты области масс 149–206 ГэВ и 300–440 ГэВ. | доклад, PAS; «Элементы» |
| 1/03/2011 | CMS | канал распада WW; статистика 0,036 fb–1 | Чувствительности пока не хватает для исключения какого-либо диапазона масс стандартного хиггсовского бозона. | статья; «Элементы» |
Поиск нестандартных хиггсовских бозонов
Обнаружение одного хиггсовского бозона не означает, что поиск завершен. Многие теории предсказывают существование сразу нескольких типов хиггсовского бозона: заряженных, многократно заряженных, фермиофобных (то есть не взаимодействующих с фермионами, а в остальном таких же, как в Стандартной модели). Их поиск (а значит, и проверка этих теорий) будет продолжаться и дальше.
| Дата | Коллаборация | Подробности поиска | Результат | Ссылки |
| февраль 2015 | ATLAS | поиск псевдоскалярного хиггсовского бозона, распадающегося на Z-бозон и хиггс; статистика 20 fb–1 | Тяжелый бозон не найден; получено ограничение на сечение его рождения в области масс до 1 ТэВ. | статья |
| декабрь 2014 | ATLAS | поиск заряженного хиггсовского бозона, возникающего в распаде топ-кварка и распадающегося в свою очередь на тау-лептон и нейтрино; статистика 20 fb–1 | Заряженный бозон не найден; получено ограничение на сечение его рождения в области масс до 1 ТэВ. | статья |
| октябрь 2014 | CMS | поиск дополнительных тяжелых хиггсовских бозонов и их распадов на обычные бозоны Хиггса; статистика 20 fb–1 | Новых бозонов не найдено; получено ограничение на сечение их рождения. | статья |
| август 2014 | CMS | поиск новых хиггсовских бозонов суперсимметричных теорий, распадающихся на тау-лептоны; полная статистика LHC Run I | Новых бозонов не найдено; получено ограничение на сечение их рождения. | статья |
| март 2013 | CMS | поиск тяжелой дополнительной копии стандартного хиггсовского бозона; статистика 10 fb–1 | Тяжелый бозон не найден; его существование исключено в области масс от 145 до 710 ГэВ. | статья |
| 11.07.2012 | CMS | поиск дважды заряженного бозона Хиггса Φ++/Φ—; статистика 4,9 fb–1 | Бозон не найден; ограничение снизу на его массу варьируют от 200 до 450 ГэВ в зависимости от модели. | статья |
| 4.07.2012 | CMS | поиск фермиофобного бозона Хиггса; каналы распада на γγ, WW, ZZ; статистика 5,1 fb–1 | Бозон не найден и на уровне достоверности 95% он исключен в области масс 110–194 ГэВ. | статья |
| 25.05.2012 | CMS | поиск заряженного бозона Хиггса в распадах t-кварка; канал распада H± → τ±ν; статистика 2 fb–1 | Бозон не найден; вероятность распада t → H+b не превышает 2–3%. | статья |
| 3.05.2012 | ATLAS | поиск фермиофобного бозона Хиггса в распаде на два фотона; статистика 4,9 fb–1 | Найдено превышение над фоном в области 125,5 ГэВ, локальная статистическая значимость 2,9σ. | статья |
| 12.04.2012 | ATLAS | поиск заряженного бозона Хиггса в распадах t-кварка; канал распада H± → τ±ν; статистика 4,6 fb–1 | Бозон не найден; вероятность распада t → H+b не превышает нескольких процентов. | статья |
Дополнительные ссылки:
- Новости LHC: Хиггсовский бозон
- ATLAS Higgs public results и CMS Higgs physics results
