Специалисты Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ (НИИЯФ МГУ) в составе международной коллаборации ATLAS провели поиск тяжёлых заряженных резонансов, распадающихся на W± и Z0 бозоны. Такие резонансы отсутствуют в Стандартной модели, но должны существовать в ряде моделей за её пределами. Результаты работы опубликованы в журнале The European Physical Journal C.

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) является многоцелевым коллайдерным детектором, созданным для изучения процессов Стандартной модели физики элементарных частиц и поискам физики за её пределами. Сотрудники НИИЯФ МГУ внесли большой вклад в создание трекового детектора переходного излучения (TRT), используемого для реконструкции заряженных лептонов в поисках новых резонансов и во многих других анализах. Большой вклад также был сделан в систему триггерования и сбора данных детектора ATLAS.

Наблюдение тяжёлых заряженных резонансов явилось бы однозначным проявлением новой физики за пределами стандартной. Для поисков были использованы все данные о протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТеВ (13х1012 электрон-Вольт), собранные детектором ATLAS на Большом адронном коллайдере. W бозоны реконструировались в их распадах на заряженный лептон (электрон или мюон) и нейтрино, а Z бозоны – в распадах на 2 заряженных лептона. Сигналы новых резонансов искались в распределении по массе системы W и Z бозонов. Статистически значимых сигналов найдено не было. Были наложены верхние пределы на сечения рождения новых резонансов, умноженные на вероятности их распадов на W и Z бозон, в двух тестовых моделях: тяжёлого заряженного векторного бозона - W’, и заряженного бозона Хиггса – H5±.

«Проведенные поиски новых резонансов, распадающихся на W и Z бозоны, позволили наложить строгие ограничения на сечения рождения новых резонансов, умноженные на вероятности их распадов на W и Z бозон, в зависимости от массы нового резонанса. Эти ограничения были получены для двух тестовых моделей: тяжёлого заряженного векторного бозона – W’, и заряженного бозона Хиггса – H5±, и могут быть использованы для ограничений на другие модели, предсказывающие новые тяжёлые резонансы, такие как суперсимметрия, техницвет, дополнительные пространственные измерения и другие. Хотя статистически значимых сигналов от новых резонансов найдено не было, наличие некоторого избытка событий над ожиданиями Стандартной модели в районе 375 ГэВ (375х109 электрон-Вольт) сохраняет интригу и создает основу для дальнейшего поиска тяжёлых резонансов с новыми данными Большого адронного коллайдера», – сообщил руководитель группы ATLAS НИИЯФ МГУ Леонид Гладилин.

НИИЯФ МГУ участвует в работе эксперимента ATLAS с момента его образования. В группу учёных, участвующих в эксперименте ATLAS, в настоящее время входят заведующий лабораторией тяжёлых частиц и резонансов НИИЯФ МГУ Леонид Гладилин, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ Виктор Крамаренко, старший научный сотрудник НИИЯФ МГУ Наталья Короткова и профессор физического факультета МГУ Лидия Смирнова.

Источник: МГУ имени М. В. Ломоносова.