Поиск бозона Хиггса - Search for the Higgs boson

Поиск бозона Хиггса был 40 лет усилия физиков , чтобы доказать существование или несуществование на бозон Хиггса , первым предположил в 1960 - е годы. Бозон Хиггса был последней незаметной фундаментальной частицей в стандартной модели в физике элементарных частиц , и его открытие было описано как «конечная проверка» стандартная модель. В марте 2013 года было официально подтверждено существование бозона Хиггса.

Этот подтвержденный ответ доказал существование гипотетического поля Хиггса - поля огромной важности, которое выдвигается как источник нарушения электрослабой симметрии и средство, с помощью которого элементарные частицы приобретают массу . Нарушение симметрии считается доказанным, но подтверждение того, как именно это происходит в природе, является основным вопросом физики, на который нет ответа . Доказательство поля Хиггса (путем наблюдения за связанной частицей) подтверждает окончательную неподтвержденную часть Стандартной модели как по существу правильную, избегая необходимости в альтернативных источниках для механизма Хиггса . Доказательства его свойств, вероятно, сильно повлияют на человеческое понимание Вселенной и откроют «новую» физику за пределами существующих теорий.

Несмотря на их важность, поиск и доказательство были чрезвычайно сложными и заняли десятилетия, потому что прямое получение, обнаружение и проверка бозона Хиггса в масштабе, необходимом для подтверждения открытия и изучения его свойств, потребовали очень большого экспериментального проекта и огромных вычислительных ресурсов. По этой причине до 2011 года большинство экспериментов было направлено на исключение диапазонов масс, которые не могли быть у Хиггса. В конечном итоге поиски привели к созданию Большого адронного коллайдера (LHC) в Женеве, Швейцария , крупнейшего ускорителя элементарных частиц в мире, разработанного специально для этого и других высокоэнергетических испытаний Стандартной модели.

Фон

Бозон Хиггса

Экспериментальные требования

Как и другие массивные частицы (например , в топ - кварка и W и Z - бозонов ), бозоны Хиггса распадаются на другие частицы почти сразу же, задолго до того, их можно наблюдать непосредственно. Однако Стандартная модель точно предсказывает возможные режимы распада и их вероятности. Это позволяет показать рождение и распад бозона Хиггса путем тщательного изучения продуктов распада столкновений.

Поэтому, хотя подходы к доказательству Хиггса изучались в ранних исследованиях с 1960-х годов, когда была предложена частица, крупномасштабные экспериментальные поиски начались только в 1980-х, когда были открыты ускорители частиц, достаточно мощные, чтобы предоставить доказательства, связанные с бозоном Хиггса. .

Поскольку бозон Хиггса, если бы он существовал, мог иметь любую массу в очень широком диапазоне, в конечном итоге для поиска потребовался ряд очень продвинутых устройств. В их число входили очень мощный ускоритель частиц и детекторы (для создания бозонов Хиггса и, если возможно, их распад), а также обработка и анализ огромных объемов данных, для которых требовались очень большие вычислительные мощности по всему миру . Например, более 300 триллионов (3 x 10 ¹⁴ ) протон-протонных столкновений на LHC были проанализированы для подтверждения открытия частицы в июле 2012 года, что потребовало создания так называемой LHC Computing Grid , крупнейшей вычислительной сети в мире (по состоянию на 2012 год). включает более 170 вычислительных мощностей в 36 странах мира. Экспериментальные методы включали изучение широкого диапазона возможных масс (часто указываемых в ГэВ) с целью постепенного сужения области поиска и исключения возможных масс, при которых появление Хиггса было бы маловероятным, статистический анализ и выполнение нескольких экспериментов и групп для того, чтобы посмотрим, согласны ли все результаты.

Экспериментальный поиск и открытие неизвестного бозона

Ранние лимиты

В начале 1970-х существовало лишь несколько ограничений на существование бозона Хиггса. Ограничения, которые действительно существовали, были связаны с отсутствием наблюдения связанных с Хиггсом эффектов в ядерной физике , нейтронных звездах и экспериментах по рассеянию нейтронов . Это привело к выводу, что Хиггс - если он существовал - был тяжелее, чем18,3 МэВ / c ² .

Феноменология раннего коллайдера

В середине 1970-х были опубликованы первые исследования, изучающие, как бозон Хиггса может проявлять себя в экспериментах по столкновению частиц. Однако шансы действительно найти частицу были не очень хорошими; Авторы одной из первых статей по феноменологии Хиггса предупреждали:

Возможно, нам следует закончить нашу статью извинениями и предупреждениями. Мы приносим свои извинения экспериментаторам за то, что они не знают, какова масса бозона Хиггса, ... и за то, что не уверены в его взаимодействиях с другими частицами, за исключением того, что все они, вероятно, очень малы. По этим причинам мы не хотим поощрять масштабные экспериментальные поиски бозона Хиггса, но мы чувствуем, что люди, проводящие эксперименты, уязвимые для бозона Хиггса, должны знать, как он может появиться.

- Джон Р. Эллис , Мэри К. Гайярд и Димитри В. Нанопулос ,

Одна из проблем заключалась в том, что в то время почти не было ключа к разгадке массы бозона Хиггса. Теоретические соображения оставляют открытым очень широкий диапазон где-то между10 ГэВ / c ² и1000 ГэВ / c ² без реального указания, где искать.

Большой электрон-позитронный коллайдер

В ранних исследованиях планирования Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP) в ЦЕРН бозон Хиггса не играл никакой роли. Фактически, кажется, что он не упоминается ни в одном из отчетов до 1979 года. Первое подробное исследование, изучающее возможности открытия бозона Хиггса на LEP, появилось в 1986 году. После этого поиск бозона Хиггса прочно утвердился в программе LEP. .

Как следует из названия, Большой электрон-позитронный коллайдер сталкивал электроны с позитронами. Три наиболее важных способа, которыми такое столкновение могло привести к рождению бозона Хиггса, заключались в следующем:

Электрон и позитрон вместе создают Z-бозон, который, в свою очередь, распадается на бозон Хиггса и пару фермионов.
Электрон и позитрон вместе создают Z-бозон, который, в свою очередь, излучает бозон Хиггса. ( Хиггс вздрогнул )
Электрон и позитрон обмениваются W- или Z-бозоном, который по пути испускает бозон Хиггса.

Тот факт, что на LEP не наблюдалось распадов Z-бозона на Хиггса, сразу означает, что бозон Хиггса, если он существовал, должен быть тяжелее Z-бозона (~91 ГэВ / c ² ). Впоследствии, с каждым последующим энергетическим обновлением LEP, вновь появлялась надежда, что открытие Хиггса не за горами. Незадолго до запланированного закрытия LEP в 2000 г. произошло несколько событий, напоминающих бозон Хиггса с массой ~115 ГэВ / c ² . Это привело к продлению последнего этапа LEP на несколько месяцев. Но в конце концов данные оказались неубедительными и недостаточными, чтобы оправдать еще один запуск после зимних каникул, и в ноябре 2000 года было принято трудное решение закрыть и демонтировать LEP, чтобы освободить место для нового Большого адронного коллайдера . Неубедительные результаты прямого поиска для бозона Хиггса на LEP привел к окончательной нижней границе массы Хиггса114,4 ГэВ / c ² с доверительной вероятностью 95% .

Параллельно с программой прямого поиска LEP произвела прецизионные измерения многих наблюдаемых слабых взаимодействий. Эти наблюдаемые чувствительны к значению массы Хиггса из-за вкладов процессов, содержащих петли виртуальных бозонов Хиггса. Это впервые позволило напрямую оценить массу Хиггса около100 ± 30 ГэВ / c ² . Однако эта оценка зависит от условия, что Стандартная модель - это все, что есть, и никакая физика, выходящая за рамки Стандартной модели, не вступает в игру на этих уровнях энергии. Новые физические эффекты потенциально могут существенно изменить эту оценку.

Сверхпроводящий суперколлайдер

Планирование нового мощного коллайдера для исследования новой физики в масштабе> 1 ТэВ уже началось в 1983 году. Сверхпроводящий суперколлайдер должен был ускорять протоны в подземелье.Круговой туннель длиной 87,1 км недалеко от Далласа, штат Техас, для энергииПо 20 ТэВ . Одной из основных целей этого мегапроекта было обнаружение бозона Хиггса.

При подготовке этой машины были проведены обширные феноменологические исследования по рождению бозонов Хиггса на адронных коллайдерах. Большим недостатком адронных коллайдеров для поиска Хиггса является то, что они сталкиваются с составными частицами и, как следствие, производят гораздо больше фоновых событий и предоставляют меньше информации о начальном состоянии столкновения. С другой стороны, они обеспечивают гораздо более высокую энергию центра масс, чем лептонные коллайдеры (такие как LEP) аналогичного технологического уровня. Однако адронные коллайдеры также предоставляют другой способ создания бозона Хиггса посредством столкновения двух глюонов, опосредованных треугольником тяжелых ( верхних или нижних ) кварков .

Однако проект сверхпроводящего суперколлайдера столкнулся с проблемами бюджета, и в 1993 году Конгресс решил отключить проект, несмотря на то, что 2 миллиарда долларов уже были потрачены.

Теватрон

Кольца Теватрона (на заднем плане) и главного инжектора

С 1 марта 2001 года Тэватрон Протон - антипротон (р р ) коллайдер в Fermilab возле Чикаго начал свою бег 2. После запуска 1 (1992-1996), в которой коллайдер обнаружил кварк , тэватрон был закрыт для значительной модернизации сосредоточены на улучшении возможностей обнаружения бозона Хиггса; энергии протонов и антипротонов были увеличены до0,98 ТэВ , а количество столкновений в секунду было увеличено на порядок (с дальнейшим увеличением, запланированным по мере продолжения цикла). Даже с обновлениями Теватрон не гарантировал, что найдет Хиггса. Если бы Хиггс был слишком тяжелым (>180 ГэВ ), то при столкновении не хватит энергии для образования бозона Хиггса. Если бы было слишком светло (<140 ГэВ ), тогда Хиггс будет преимущественно распадаться на пары нижних кварков - сигнал, который будет заглушен фоновыми событиями, и Тэватрон не произведет достаточного количества столкновений, чтобы отфильтровать статистику. Тем не менее, Тэватрон был в то время единственным работающим коллайдером частиц, который был достаточно мощным, чтобы в то время был способен искать частицу Хиггса.

Планировалось, что операция будет продолжаться до тех пор, пока Тэватрон не перестанет идти в ногу с Большим адронным коллайдером. Этот момент был достигнут 30 сентября 2011 года, когда Тэватрон был остановлен. В своем окончательном анализе сотрудничество двух детекторов на Тэватроне ( CDF и DØ ) сообщает, что на основе своих данных они могут исключить возможность существования бозона Хиггса с массой между100 ГэВ / c ² и103 ГэВ / c ² и между147 ГэВ / c ² и180 ГэВ / c ² с доверительной вероятностью 95%. Кроме того, они обнаружили избыток событий, которые могли быть от бозона Хиггса в диапазоне 115–140 ГэВ / c ² . Однако значимость статистики считается слишком низкой, чтобы на ней делать какие-либо выводы.

22 декабря 2011 года коллаборация DØ также сообщила об ограничениях на бозон Хиггса в рамках Минимальной суперсимметричной стандартной модели, расширения Стандартной модели. Протон - антипротон (р р ) столкновения с энергией в системе центра масс 1,96 Т позволили им установить верхний предел для производства бозона Хиггса в MSSM в диапазоне от 90 до 300 Г, и исключая тангенс & beta ; > 20-30 для масс бозона Хиггса ниже 180 ГэВ ( tan β - это отношение двух значений вакуумного ожидания дублета Хиггса).

Большой адронный коллайдер

Полная работа на LHC была отложена на 14 месяцев с момента его первых успешных испытаний, 10 сентября 2008 г., до середины ноября 2009 г. из-за события гашения магнита через девять дней после его первых испытаний, которое повредило более 50 сверхпроводящих магнитов и загрязнило вакуумную систему. Причиной гашения было неисправное электрическое соединение, ремонт занял несколько месяцев; Также были модернизированы системы обнаружения электрических неисправностей и быстрой закалки.

Сбор и анализ данных в поисках Хиггса активизировались с 30 марта 2010 года, когда LHC начал работать при 7 ТэВ (2 x 3,5 ТэВ) . Предварительные результаты экспериментов ATLAS и CMS на LHC по состоянию на июль 2011 г. исключили бозон Хиггса Стандартной модели в диапазоне масс 155-190 ГэВ / c ² и 149-206 ГэВ / c ² соответственно при 95% CL. Все приведенные выше доверительные интервалы были получены с использованием метода CLs .

По состоянию на декабрь 2011 года поиск сузился до приблизительной области до 115–130 ГэВ с конкретным фокусом около 125 ГэВ, где эксперименты ATLAS и CMS независимо друг от друга сообщили об избытке событий, что означает, что количество частиц больше ожидаемого. в этом диапазоне энергий были обнаружены закономерности, совместимые с распадом бозона Хиггса. Данных было недостаточно, чтобы показать, были ли эти превышения вызваны фоновыми колебаниями (т. Е. Случайной случайностью или другими причинами), а их статистическая значимость была недостаточно велика, чтобы делать выводы или даже формально считаться «наблюдением», но Тот факт, что два независимых эксперимента показали превышение примерно одной и той же массы, вызвал значительный ажиотаж в сообществе физиков элементарных частиц.

Поэтому в конце декабря 2011 года многие ожидали, что LHC предоставит достаточно данных, чтобы либо исключить, либо подтвердить существование бозона Хиггса Стандартной модели к концу 2012 года, когда их данные о столкновениях 2012 года (при энергиях 8 ТэВ) был обследован.

Обновления от двух команд LHC продолжались в течение первой половины 2012 года, при этом предварительные данные за декабрь 2011 года в основном подтверждались и развивались. Обновления также были доступны от команды, анализирующей окончательные данные с Тэватрона. Все это продолжало выделять и сужать область 125 ГэВ, показывая интересные особенности.

2 июля 2012 года коллаборация ATLAS опубликовала дополнительный анализ своих данных за 2011 год, исключая диапазоны масс бозонов от 111,4 ГэВ до 116,6 ГэВ, от 119,4 ГэВ до 122,1 ГэВ и от 129,2 ГэВ до 541 ГэВ. Они наблюдали избыток событий, соответствующих гипотезе о массе бозона Хиггса, около 126 ГэВ с локальной значимостью 2,9 сигма . В тот же день коллаборации DØ и CDF объявили о дальнейшем анализе, который повысил их уверенность. Значимость превышений при энергиях 115–140 ГэВ теперь определялась количественно как 2,9 стандартных отклонения , что соответствует вероятности 1 из 550 быть вызванной статистической флуктуацией. Однако это все еще не соответствовало уровню достоверности 5 сигм, поэтому результаты экспериментов на LHC были необходимы для открытия. Они исключили диапазоны масс Хиггса 100–103 и 147–180 ГэВ.

Открытие нового бозона


Диаграммы Фейнмана, показывающие самые чистые каналы, связанные с маломассивным, ~ 125 ГэВ, кандидатом Хиггса, наблюдаемым CMS на LHC . Доминирующий механизм образования при этой массе включает два глюона от каждого протона, сливающиеся с петлей топ-кварка , которая сильно взаимодействует с полем Хиггса, создавая бозон Хиггса. Слева: канал дифотона : бозон впоследствии распадается на 2 гамма-фотона за счет виртуального взаимодействия с петлей W-бозона или петлей топ-кварка . Справа: 4-лептонный бозон «Золотого канала» испускает 2 Z-бозона , каждый из которых распадается на 2 лептона (электроны, мюоны). Экспериментальный анализ этих каналов достиг значимости 5 сигм . Анализ дополнительных каналов слияния векторных бозонов довел значимость CMS до 4,9 сигма .

22 июня 2012 года ЦЕРН объявил о предстоящем семинаре, посвященном предварительным открытиям на 2012 год, и вскоре после этого в средствах массовой информации начали распространяться слухи, что это будет включать в себя крупное объявление, но было неясно, будет ли это более сильным сигналом или формальным открытием. Спекуляции переросли в "лихорадочную" высоту, когда появились сообщения о том, что Питер Хиггс , предложивший частицу, должен был присутствовать на семинаре. 4 июля 2012 года CMS объявила об открытии ранее неизвестного бозона с массой 125,3 ± 0,6 ГэВ / c ² и ATLAS бозона с массой 126,5 ГэВ / c ² . Используя комбинированный анализ двух режимов распада (известных как «каналы»), оба эксперимента достигли локального значения 5 сигма - или менее 1 из миллиона вероятностей того, что статистические флуктуации будут настолько сильными. При учете дополнительных каналов значимость CMS составила 4,9 сигма.

Обе команды работали независимо друг от друга, что означало, что они не обсуждали свои результаты друг с другом, что давало дополнительную уверенность в том, что любой общий результат был подлинной проверкой частицы. Этот уровень доказательства, подтвержденный независимо двумя отдельными группами и экспериментами, соответствует формальному уровню доказательства, необходимому для объявления подтвержденного открытия новой частицы. ЦЕРН был осторожен и заявил только, что новая частица «согласуется» с бозоном Хиггса, но ученые не определили ее как бозон Хиггса, ожидая дальнейшего сбора и анализа данных.

31 июля коллаборация ATLAS представила дальнейший анализ данных, включая третий канал. Они повысили значимость до 5,9 сигма и описали это как «наблюдение новой частицы» с массой 126 ± 0,4 (стат.) ± 0,4 (систем) ГэВ / c ² . Также CMS повысила значимость до 5 сигма с массой бозона 125,3 ± 0,4 (стат) ± 0,5 (sys) ГэВ / c ² .

14 марта 2013 г. ЦЕРН подтвердил, что:

«CMS и ATLAS сравнили ряд вариантов спиновой четности этой частицы, и все они предпочитают отсутствие спина и даже четность [два фундаментальных критерия бозона Хиггса, согласующиеся со Стандартной моделью]. Это, в сочетании с измеренными взаимодействиями новой частицы с другими частицами, убедительно указывает на то, что это бозон Хиггса ».

Идентификация и исследование частицы 2012 года как кандидата в бозон Хиггса

Бозон, объявленный в июле 2012 года, еще не подтвержден как бозон Хиггса. Если бы это был бозон Хиггса, то остались бы дополнительные вопросы, поскольку несколько теорий имеют разные версии бозона и поля Хиггса.

Следовательно, поиск бозона Хиггса не завершился открытием частицы 2012 года - доказательство того, что частица существует, не является доказательством того, что частица действительно является бозоном Хиггса, или что обнаруженная частица соответствует конкретной теории о бозоне Хиггса, или что это не может быть какая-то другая неизвестная частица, которая в некотором роде ведет себя как бозон Хиггса.

Скорее, новая частица, возможно, является бозоном Хиггса, и, насколько позволяют первые результаты, она ведет себя так же, как ожидается, что ведет себя бозон Хиггса, но необходимы дальнейшие тесты, чтобы проверить вероятность того, что это действительно бозон Хиггса.

2012 (после открытия)

По состоянию на 2012 год наблюдения соответствовали наблюдаемой частице, являющейся бозоном Хиггса Стандартной модели. Частица распадается по крайней мере на некоторые из предсказанных каналов. Более того, производительность и коэффициенты ветвления для наблюдаемых каналов соответствуют предсказаниям Стандартной модели в пределах экспериментальных неопределенностей. Однако экспериментальные неопределенности в настоящее время все еще оставляют место для альтернативных объяснений. Поэтому еще слишком рано делать вывод о том, что найденная частица действительно является Стандартной моделью Хиггса.

Дальнейшее подтверждение потребует более точных данных о некоторых характеристиках новой частицы, включая другие каналы ее распада и различные квантовые числа, такие как ее четность. Чтобы обеспечить дальнейший сбор данных, текущий запуск протон-протонных столкновений на LHC был продлен на семь недель, что отложило запланированную длительную остановку для обновлений в 2013 году. Есть надежда, что эти дополнительные данные позволят сделать более убедительное заявление о природе новая частица в декабре.

В ноябре 2012 года на конференции в Токио исследователи заявили, что данные, собранные с июля, больше соответствуют базовой Стандартной модели, чем ее альтернативам, и ряд результатов для нескольких взаимодействий соответствует предсказаниям этой теории. Физик Мэтт Страсслер выделяет «значительные» доказательства того, что новая частица не является псевдоскалярной частицей с отрицательной четностью (необходимое открытие для бозона Хиггса), «испарением» или отсутствием повышенного значения для предыдущих намеков на результаты нестандартной модели, ожидаемой Стандартной модели взаимодействия с W- и Z-бозонами , отсутствие «значительных новых последствий» за или против суперсимметрии и в целом отсутствие значительных отклонений на сегодняшний день от результатов, ожидаемых от бозона Хиггса Стандартной модели. Однако некоторые виды расширений Стандартной модели также будут давать очень похожие результаты; Основываясь на других частицах, которые все еще остаются изученными еще долгое время после их открытия, может потребоваться много лет, чтобы узнать наверняка, и десятилетия, чтобы понять найденную частицу.

Преждевременные сообщения СМИ о подтверждении наличия бозона Хиггса

В конце 2012 года Time , Forbes , Slate , NPR и другие ошибочно заявили, что существование бозона Хиггса было подтверждено. Многочисленные заявления первооткрывателей в ЦЕРНе и других экспертов с июля 2012 года подтвердили, что частица была открыта, но еще не было подтверждено, что это бозон Хиггса. Официально об этом было объявлено только в марте 2013 года. Затем был снят документальный фильм об охоте.

Хронология экспериментальных доказательств

Все результаты относятся к бозону Хиггса Стандартной модели, если не указано иное.

2000–2004 гг. - с использованием данных, собранных до 2000 г., в 2003–2004 гг. В экспериментах на Большом электрон-позитронном коллайдере были опубликованы статьи, которые устанавливали нижнюю границу для бозона Хиггса114,4 ГэВ / c ² на уровне достоверности 95% (CL) с небольшим количеством событий около 115 ГэВ.
Июль 2010 г. - данные экспериментов CDF (Fermilab) и DØ (Tevatron) исключают бозон Хиггса в диапазоне 158–175 ГэВ / c ² при 95% CL.
24 апреля 2011 г. - в СМИ появились «слухи» о находке; они были развенчаны к маю 2011 года. Они не были обманом, а основывались на неофициальных, непроверенных результатах.
24 июля 2011 г. - LHC сообщил о возможных признаках частицы, в примечании ATLAS говорится: «В диапазоне малых масс (около 120–140 ГэВ) наблюдается избыток событий со значимостью примерно на 2,8 сигма выше ожидаемого фона» и BBC сообщило, что были обнаружены «интересные события с частицами с массой от 140 до 145 ГэВ». Вскоре после этого эти открытия были повторены исследователями из Тэватрона с заявлением представителя, заявившего, что: «Есть некоторые интригующие вещи, происходящие вокруг массы 140 ГэВ». 22 августа 2011 г. было сообщено, что эти аномальные результаты стали несущественными после включения большего количества данных из ATLAS и CMS, и что отсутствие частицы было подтверждено столкновениями LHC с достоверностью 95% в интервале 145–466 ГэВ (за исключением для нескольких небольших островов около 250 ГэВ).
23–24 июля 2011 г. - Предварительные результаты LHC исключают диапазоны 155–190 ГэВ / c ² (ATLAS) и 149–206 ГэВ / c ² (CMS) при 95% CL.
27 июля 2011 г. - предварительные результаты CDF / DØ расширяют исключенный диапазон до 156–177 ГэВ / c ² при 95% CL.
18 ноября 2011 г. - совместный анализ данных ATLAS и CMS еще больше сузил окно допустимых значений массы бозона Хиггса до 114–141 ГэВ.
13 декабря 2011 г. - были объявлены экспериментальные результаты экспериментов ATLAS и CMS , показывающие, что если бозон Хиггса существует, его масса ограничена диапазоном 116–130 ГэВ (ATLAS) или 115–127 ГэВ (CMS), за исключением других масс. при 95% CL. Наблюдаемые избытки событий при энергии около 124 ГэВ (CMS) и 125–126 ГэВ (ATLAS) согласуются с наличием сигнала бозона Хиггса, но также согласуются с флуктуациями фона. Глобальные статистические значения превышений составляют 1,9 сигма (CMS) и 2,6 сигма (ATLAS) после коррекции эффекта взгляда в другом месте .
22 декабря 2011 г. - коллаборация DØ также устанавливает ограничения на массы бозонов Хиггса в рамках Минимальной суперсимметричной стандартной модели (расширение Стандартной модели) с верхним пределом для производства в диапазоне от 90 до 300 ГэВ, исключая tanβ> 20–30 для Масса бозона Хиггса ниже 180 ГэВ при 95% CL.
7 февраля 2012 г. - обновление декабрьских результатов, эксперименты ATLAS и CMS ограничивают стандартную модель бозона Хиггса, если он существует, диапазоном 116–131 ГэВ и 115–127 ГэВ, соответственно, с той же статистической значимостью, что и раньше.
7 марта 2012 г. - коллаборации DØ и CDF объявили, что они обнаружили эксцессы, которые можно интерпретировать как исходящие от бозона Хиггса с массой от 115 до135 ГэВ / c ² в полной выборке данных Tevatron . Значимость превышений количественно определяется как 2,2 стандартных отклонения , что соответствует вероятности 1 из 250, вызванной статистическими колебаниями. Это меньшее значение, но оно согласуется с данными ATLAS и CMS на LHC и не зависит от них. Этот новый результат также расширяет диапазон значений массы Хиггса, исключенных экспериментами на Тэватроне при 95% CL, который становится 147-179 ГэВ / c ² .
2 июля 2012 г. - коллаборация ATLAS дополнительно проанализировала свои данные за 2011 г., исключив диапазоны масс Хиггса от 111,4 ГэВ до 116,6 ГэВ, от 119,4 ГэВ до 122,1 ГэВ и от 129,2 ГэВ до 541 ГэВ. Бозоны Хиггса, вероятно, расположены при энергии 126 ГэВ со значением 2,9 сигма. В тот же день коллаборации DØ и CDF также объявили о дальнейшем анализе, повысив свою уверенность в том, что данные между 115–140 ГэВ соответствуют бозону Хиггса до 2,9 сигма, исключая диапазоны масс 100–103 и 147–180 ГэВ.
4 июля 2012 г. - коллаборация CMS объявила об открытии бозона с массой 125,3 ± 0,6 ГэВ / c ^{2 в} пределах 4,9 σ (сигма) (до 5 сигма в зависимости от анализируемого канала), а коллаборация ATLAS - бозона с массой ∼ 126,5 ГэВ / c ² .
31 июля 2012 г. - коллаборация ATLAS усовершенствовала свой анализ и объявила об открытии бозона с массой 126 ± 0,4 (стат.) ± 0,4 (sys) ГэВ / c ² . Также CMS повысила значимость до 5 сигма с массой бозона 125,3 ± 0,4 (стат) ± 0,5 (sys) ГэВ / c ² .

статистический анализ

В 2012 году критерий «5 сигм», требуемый учеными на LHC, и лежащая в его основе частотная интерпретация вероятности вызвали интерес некоторых статистиков, особенно байесовцев : «пять стандартных отклонений при допущении нормальности означают p-значение около 0,0000005 [...] Является ли сообщество физиков элементарных частиц полностью приверженным частотному анализу? ». Однако исследования на LHC уже были слишком продвинутыми, и обсуждение, похоже, не привело к байесовскому повторному анализу данных.

Languages

In other projects