В нынешней ситуации, когда Большой адронный коллайдер не обнаружил пока никакого явного отклонения от Стандартной модели, одним из главных научных направлений в физике частиц является изучение хиггсовского бозона вдоль и поперек. Хиггсовский бозон не только может распадаться по-разному, но и рождается в разных процессах. В протонных столкновениях на LHC существуют четыре основных варианта его рождения. Все они были уже обнаружены, кроме одного, самого редкого — когда бозон Хиггса рождается вместе с топ-кварк-антикварковой парой. Сечение такого рождения маленькое. Однако распады трех тяжелых частиц порождают множество адронов или лептонов с большим поперечным импульсом, и это позволяет искать такие события в накопленной статистике.

В появившейся на днях статье Search for the associated production of the Higgs boson with a top-quark pair коллаборация CMS представила подробнейший отчет об изучении такого процесса. Для анализа была использована вся накопленная к настоящему дню статистика. Были приняты во внимание все пять известных каналов распада бозона Хиггса (на фермионы, на фотоны, и на тяжелые бозоны). Для каждого варианта было проведено множество отдельных поисков, которые отличались по тому, на что именно распадаются другие тяжелые частицы. Из-за большого фона статистически интересный результат получился только после объединения всех этих вариантов.

Главный результат таков: этот процесс, по-видимому, тоже имеет место, а оценка его интенсивности показала почти трехкратное (!) превышение над предсказанием Стандартной модели (нижняя точка на рис. 1). Однако из-за большой погрешности серьезных выводов отсюда сделать пока нельзя.

Если говорить чуть подробнее, то статистическая значимость самого факта его наблюдения составляет 3,4σ. Этого пока недостаточно для уверенного заявления об открытии процесса, но уже вполне серьезная заявка на него. Измерение интенсивности сигнала по сравнению с ожиданиями дало значение μ = 2,8 ± 0,9 (что такое величина μ, рассказано, например, в нашей новости Хиггсовский бозон: открытие и планы на будущее). Такое трехкратное превышение над предсказаниями Стандартной модели пока не имеет большого значения из-за очень высокой неопределенности: величина μ отличается от единицы всего на 2σ.

Как видно из рис. 1, это почти трехкратное отклонение возникает из-за одного единственного типа процесса, когда в конце наблюдаются два лептона (электрона или мюона) одного знака заряда. Этот процесс довольно редкий; в топ-антитоп-хиггс системе он может возникнуть, когда один лептон происходит из топ-кваркового распада, а второй — из распада хиггсовского бозона на WW и последующий лептонный распад одного из W-бозонов, а остальные частицы распадаются на адроны (рис. 2). Конечно, невысокая статистическая значимость пока не позволяет делать какие-либо серьезные выводы. Однако этот результат может привлечь дополнительное внимание физиков к изучению событий с лептонными парами одного заряда; примеры таких процессов нам уже встречались.

Источник:elementy.ru