Higgs (listopad 2012)

 Na konferencji “Hadron Collider Physics Symposium 2012” (HCP 2012), która odbyła się w Kyoto w  Japonii w dniach 12-16 listopada 2012 przedstawiono najnowsze wyniki badań prowadzonych przy LHC. W szczególności eksperymenty ATLAS i CMS przedstawiły wyniki dalszych poszukiwań bozonu Higgsa, oraz wstępne wyniki analizy własności nowej cząstki. Poniżej przytaczamy najistotniejsze wyniki uzyskane przez eksperyment CMS. Więcej informacji można znaleźć w publikacjach eksperymentu ATLAS (odnośnik), oraz CMS (odnośnik).

Ewolucja ilości danych zebranych w 2012 roku przez eksperyment CMS. Wyniki prezentowane na konferencji HPC są oparte o dane zebrane do Października (ang. Oct).

Wyniki ogłoszone na konferencji HCP 2012 zostały uzyskane na podstawie analizy znacznie większej ilości danych, niż prezentowane w lipcu. Przeanalizowano około 17 fb-1, z czego około 12 fb-1 to dane zebranie przy energii 8 TeV. Poprzednie wyniki był oparte na analizie 10 fb, z czego połowa była zebrana przy energii 7 TeV. Energia zderzeń jest tu bardzo ważna: im większa energia tym częściej mogą być produkowane ciężkie cząstki, takie jak bozon Higgsa.

 

Zaobserwowane lokalne prawdopodobieństwo (ang. local p-value) sytuacji, w której, zakładając istnienie samego tła, otrzymalibyśmy tyle samo lub więcej przypadków niż widzimy w danych CMS. Prawdopodobieństwo pokazane jest dla pięciu rozważanych kanałów w funkcji masy bozonu Higgsa. Ciągła czarna linia przedstawia lokalne prawdopodobieństwo po połączeniu informacji ze wszystkich kanałów.

 

 

Znaczącość statystyczna sygnału po pełnej kombinacji wszystkich kanałów wynosi obecnie 6,9 sigma ponad tłem, co oznacza, że prawdopodobieństwo tego, że przypadki samego tła zafluktuują dając sygnał taki, jak obserwowany wynosi około jeden do czterystu miliardów. Oznacza to, że analiza dodatkowych danych potwierdza istnienie nowej cząstki.

 

 

 

 

Rozkład zrekonstruowanej masy niezmienniczej czterech leptonów dla sumy kanałów 4e, 4μ, oraz 2e2μ. Punkty odpowiadają danym doświadczalnym, wypełnione histogramy reprezentują oczekiwane tło, natomiast niewypełniony histogram przedstawia oczekiwany sygnał. Rozkłady przedstawione są jako skumulowane histogramy. Wyniki pokazane zostały dla sumy danych zebranych przy energiach 7 TeV i 8 TeV w środku masy.

Masa nowej cząstki to 125,8 +/-0,6 GeV, a częstotliwość produkcji (σ) nowej cząstki jest zgodna z przewidywaną częstotliwością produkcji (σSM) bozonu Higgsa z MS:
σOBSSM = 0,88 +/- 0,22.
Wszystkie te pomiary nadal są całkowicie zgodne z założeniem, że nowa cząstka to bozon Higgsa. Jednym z bardzo ważnych sprawdzianów jest zbadanie kwantowych własności cząstki, w szczególności własności nazywanej parzystością. Cząstki neutralne elektrycznie mają zdefiniowaną parzystość która może być dodatnia (+) lub ujemna (-). Bozon Higgsa musi mieć parzystość dodatnią. Aktualna analiza danych wskazuje, że nowa cząstka ma parzystość dodatnią (+). Definitywne wyznaczenie tej wielkości wymaga przebadania dodatkowych danych.