WZ-пик при 2 ТэВ на ATLAS

Что обнаружено

Коллаборация ATLAS выполнила поиск событий рождения WW-, ZZ-, и WZ-пар с инвариантной массой больше 1 ТэВ. В районе 2 ТэВ видно превышение в форме пика. Отклонение наиболее сильно в WZ-канале, где локальная статистическая значимость достигала 3,4σ, глобальная — 2,9σ. После нового анализа тех же данных значимость просела, а первые данные Run 2 вообще поставили загадку на грань исчезновения.

В других каналах распада WZ-пары отклонения не видно.

Распределение по инвариантной массе WZ-пары (слева) и ZZ-пары (справа), восстановленной по адронным распадам. Внизу графиков показана локальная статистическая значимость отклонения от фона. Источник

Сентябрь 2015. Обычно при адронных распадах W и Z-бозонов возникшие адроны летят в разные стороны и образуют несколько адронных струй. Однако если бозоны движутся с такой большой энергией (boosted bosons), как здесь, все распадные адроны летят примерно в один конус и образуют одну широкую струю. Для того, чтобы распознать в этой струе ее бозонное происхождение, использовалась методика внутренней структуры струй (jet substructure). Это относительно новая и еще не обкатанная методика, и имеются сомнения, что она была оптимизирована должным образом. Этот факт может оказаться как источником погрешностей, так и шансом на усиление результата в будущем.

Использованная методика не позволяет надежно разделять W и Z-бозоны. Опознание ведется только по инвариантной массе каждой струи, а они для W и Z перекрываются. Поэтому поиск дибозонов WW, WZ, и ZZ — ни в коей мере не взаимоисключающий; много событий попадали во все три класса.

ATLAS также изучил рождение WZ и WW-пар и в другом канале распада, когда W распадается на лептоны, а второй бозон — на адроны. Если действительно существует новая тяжелая частица, распадающаяся на WZ-пару, она должна проявиться и в этом канале. Однако никакого статистически значимого отклонения здесь не найдено. Это дополнительно ставит под сомнение реальность эффекта.

Результат ATLAS был обнародован в июне и собрал за три месяца 70 цитирований. Теоретикам обнаруженный пик кажется очень соблазнительным, поскольку он явно напоминает резонансы или новые тяжелые частицы в самых разных моделях Новой физики. Но консенсуса по поводу того, что это должна быть за частица, пока нет.

Октябрь 2015. Коллаборация ATLAS выпустила большую методическую статью, посвященную искусству восстановления быстрых W-бозонов по их адронным распадам.

Декабрь 2015. Новый анализ ATLAS показывает, что двухбозонный всплеск виден только в адронном канале распада и не виден в лептонном и полулептонном каналах. При суммировании по всем каналам глобальная статистическая значимость падает ниже 2σ, что заставляет сильно усомниться в реальности этого всплеска. Тем не менее, с окончательным вердиктом пока стоит повременить.

Июнь 2016. ATLAS представил анализ того же процесса по данным Run 2, причем по всем каналам распада W- и Z-бозонов. Несмотря на то что данные иногда превышают ожидания, это превышение уже не выглядит похожим на пик при 2 ТэВ. В целом ситуация близка к закрытию.

Август 2016. Данные 2016 года по двухбозонному рождению с разными каналами распада, обнародованные ATLAS на конференции ICHEP, окончательно закрывают это отклонение.