Første resultater af LHC Run 2 offentliggjort • Igor Ivanov • Nyheder om videnskab om "Elements" • Søg efter New Physics, CMS Detector, Konferencer og Papers, ATLAS Detector, Standard Model Check

Første LHC Run 2 resultater annonceret

Fig. 1. Fordeling af to-foton begivenheder akkumuleret af ATLAS detektoren i 2015, ved den invariante masse af to fotoner. Bursten på 750 GeV, som begge samarbejder ser, er det mest nysgerrige resultat indtil LHC Run 2-sessionen. Ned nedenfor Dataafvigelsen fra den bedste beskrivelse af baggrunden vises. Billede fra atlas.web.cern.ch

Den 15. december blev der på CERN afholdt et traditionelt præ-nytårsseminar, hvor den første del af de alvorlige resultater af den store session af Large Hadron Collider blev præsenteret. De to største samarbejder, CMS og ATLAS, fortalte i deres præsentationer om de mest interessante resultater opnået. Samtidig afslørede ATLAS den fulde cyklus af foreløbige resultater forberedt til dagens seminar. Lignende CMS-resultater er også offentliggjort på deres publikationsside.

Husk at i 2015 begyndte Large Hadron Collider, repareret og opdateret, en ny arbejdssession – LHC Run 2. Stråleintensiteten steg jævnt igennem året, derfor er den integrerede lysstyrke akkumuleret i løbet af dette år stadig flere gange mindre end den første lysstyrke af den første arbejdsgang (Kør 1, 2010-2012).Desuden blev et fuldt udbygget datasæt i de første uger hæmmet af et teknisk problem med magnetkølesystemet i tilfælde af et CMS. På grund af dette er de nyttige CMS-statistikker nu noget mindre end de af ATLAS.

Ikke desto mindre opstod kollisionerne ved en øget energi – 13 TeV i stedet for 8 TeV under Run 1-sessionen – og det gjorde sandsynligheden for, at de hårdeste og derfor mest interessante kollisioner steg kraftigt. Grovt er masseværdien i størrelsesordenen 1-2 TeV grænsen ud over hvilken de nyindsamlede data allerede bliver mere fremsynede end alle run 1-statistikker. Og da resultaterne fra runde 1 viste mange interessante afvigelser fra standardmodellen, herunder meget hårde kollisioner, fysikere afventer med stor interesse nyheden om Run 2.

Genopdagelse af standardmodellen

Præsentationerne fra begge grupper gik efter omtrent det samme scenario. Efter korte beretninger om detektoren og dens opdaterede komponenter blev resultaterne på de enkleste processer (for eksempel inklusiv produktion af forskellige partikler eller deres par) først præsenteret. Der forventedes ingen overraskelser her, men disse målinger er nødvendige for at verificere, at både detektoren selv og dataanalysemetoder fungerer korrekt og reproducerer, hvad fysikere har set før.

Følgende var en kort redegørelse for situationen med "genopdagelsen" af Higgs boson. Igen er en sådan genopdagelse en simpel test, at de opdaterede detektorer korrekt genopretter, hvad fysikere allerede har fast etableret før. Her blev begge grupper tvunget til at sige, at Run 2-statistikker stadig ikke er nok til pålidelig optagelse af Higgs-signalet. CMS-samarbejdet afviste generelt Higgs-resultaterne, idet de sagde, at dataene stadig behandles og er i en "skjult" tilstand (se detaljer om blindanalyse i partikelfysik). ATLAS viste nogle svage hints på Higgs boson og gav endog et nyt mystisk resultat: Higgs bosonproduktionssektionen viste sig at være mærkbart lavere end forventet. Men når antallet af begivenheder er meget lille, sker der også "nedadgående udsving" – det hele ligger inden for rammerne af den normale dataindsamlingsproces.

Fig. 2. Two-jet event med en invariant masse på 6,9 TeV, registreret på ATLAS detektoren. Slide fra ATLAS Collaboration Representative Report

Søger efter supersymmetri

En mærkbar del af begge historier var afsat til søgen efter supersymmetri.Et omfattende program med søgning efter gluino og squark blev udført, men desværre blev der ikke fundet noget væsentligt anderledes end standardmodellen.

Begge grupper rapporterede også om at kontrollere to nysgerrige afvigelser (se Søg efter supersymmetri på ATLAS og Søg efter supersymmetri på CMS), der både både ATLAS og CMS, men som ikke var i overensstemmelse med hinanden. Resultaterne af de to grupper viste sig nu at være forskellige. ATLAS bekræfter sin afvigelse, men med mindre statistisk betydning: 2.2σ i stedet for 3σ tidligere. Hvilken statistisk betydning vil blive opnået, når man kombinerer de gamle og nye ATLAS-resultater ikke rapporteres, men den ene eller anden måde forbliver denne uregelmæssighed stadig. Men CMS kunne ikke bekræfte enten sin gamle anomali eller resultatet af ATLAS. Derfor er der tilsyneladende en omhyggelig analyse af årsagerne til uenigheden af ​​de to detektorer.

Skæbnenes top ved 2 TeV

Fysikere har været meget interesserede i det sidste år af mystiske "toppe" på tværsnittet af tværsnittet for fødslen af ​​to bosoner i området af den invariante masse på 2 TeV. ATLAS oplevede en resonans i fødselens WZ-kanal med et rent hadronforfald, CMS så et overskud over standardmodellen i WH-kanalen. De foreløbige resultater af Run 2 i begge grupper afslørede ikke noget udestående.Men da denne analyse er ret kompliceret, sagde talerne omhyggeligt, at det ville tage flere måneder at fuldføre det.

Et hint på den nye to-foton resonans

Og endelig var den endelige akkord en historie om undersøgelsen af ​​to-foton begivenheder. Husk at i 2011-2012 var det i to-foton-forfaldskanalen, at Higgs boson begyndte at komme stærkest frem. Da mange fysikere håber, at en kompleks Higgs-mekanisme er implementeret i vores verden, er det naturligt at søge efter to-foton-distributioner og nye toppe, nye afvigelser fra den glatte afhængighed af den invariante masse – det vil sige nye Higgs bosoner.

Og faktisk rapporterede begge grupper hints om eksistensen af ​​en ny resonans med en masse i området 750 GeV, som falder ned i to fotoner. I tilfælde af ATLAS er denne top ret synlig ved øjet (se figur 1), og dens lokale statistiske betydning når 3.6σ. Men når man tager højde for effekten af ​​flere prøveudtagninger, går den globale statistiske betydning til 1,9σ. Dette betyder, at sandsynligheden for at finde en sådan eller en stærkere stigning i tilfældige data mindst et eller andet sted i en stor region af invariant masser er ca. 5%.

Dette i sig selv ville ikke have forårsaget meget entusiasme, hvis CMS ikke havde set noget på dette sted. Men CMS ser også en bølge præcis der på 760 GeV. På grund af den mindre data prøve er den statistiske betydning lavere her: lokal 2,6 σ og global 1,2 σ. Men når vi har to uafhængige detektorer med to signaler, der tydeligt falder på hinanden, skal effekten af ​​flere prøveudtagninger anvendes én gang direkte til de samlede data. Disse kombinerede tal er selvfølgelig endnu ikke blevet præsenteret, men en vurdering ved øjet giver en global statistisk betydning på ca. 3σ.

Fig. 3. En to-foton begivenhed med en invariant masse på 745 GeV, registreret på en CMS detektor. Skyd fra CMS-samarbejdeens repræsentative rapport

Som svar på spørgsmål fra publikum bemærkede begge højttalere, at disse toppe ikke kommer i stærk modstrid med resultaterne af Run 1. Det er nysgerrig, at denne masseværdi ligger tæt på grænsen, som begge samarbejder kontrollerede resonanserne i Run 1-dataene. En grundig analyse er imidlertid nødvendig , for at finde ud af den statistiske betydning af afvigelser i tilføjelsen af ​​både nye og gamle data.

Således er listen over colliderens gåder genopfyldt med et nyt, ret nysgerrig og meget ønskeligt punkt for fysikere – en tofotonudbrud på 750 GeV.De endelige data er endnu ikke tilgængelige, men der er ingen tvivl om, at teoretikernes artikler inden for en uge begynder at blive vist i arkivet af preprints og forklarer denne bølge fra forskellige synspunkter. For forførende passer dette signal til en række teorier.

Generelt understregede begge højttalere, at dataene i disse korte beskeder kun er toppen af ​​isbjerget. I de kommende måneder vil snesevis af analyser blive gennemført og blive fuldgyldige artikler. For nu er næste referencedato midt i marts, når en af ​​de vigtigste Moriond 2016 konferencer vil finde sted, for hvilket eksperimenterne ifølge traditionen forbereder et nyt datasæt.

Se også:
Teoretikere skyndte sig for at forklare den nye to-foton-top ved LHC.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: