Вид детектора CMS. Кредит: ЦЕРН

В 2017 году CMS зафиксировала впечатляющее столкновение четырех струй частиц в конечном состоянии. Инвариантная масса всех четырех джетов составляла 8 ТэВ, и джеты можно было разделить на две пары с инвариантной массой 1,9 ТэВ каждая. Такую конфигурацию можно было бы получить, если бы в столкновении пучков протонов рождалась новая частица с массой 8 ТэВ, а затем распадалась на пару — опять же новых — частиц с массами 1,9 ТэВ. В новом анализе, недавно опубликованном CMS, поиск таких близнецовых пар струй с совпадающими инвариантными массами выполняется для данных, собранных до конца запуска 2 LHC. Удивительно, но было обнаружено второе событие с такими же поразительными свойствами, с 4 -масса джета 8,6 ТэВ и масса 2-джета 2,15 ТэВ. Эти два события хорошо видны на графике ниже,

Хотя почти все наблюдаемые события с двумя парами джетов вызваны сильным взаимодействием между сталкивающимися фотонами, события с такими высокими инвариантными массами крайне маловероятны. Вероятность увидеть два события на этих массах без каких-либо новых явлений составляет порядка 1 из 20 000, что соответствует местному значению 3,9σ. Хотя поначалу это может показаться очень сильным сигналом, учитывая, что область анализируемых масс велика, важно также учитывать глобальное значение, которое указывает на вероятность наблюдения избытка в любом месте анализируемой области. Для двух событий глобальное значение составляет всего 1,6σ.

Количество наблюдаемых событий (цветовая шкала), нанесенное на график в зависимости от массы четырех струй и средней массы двух струй. Две точки в правом верхнем углу соответствуют двум интересным событиям. 1 кредит

Два других поиска новых тяжелых частиц сообщают о небольшом превышении данных. При поиске резонансов большой массы, распадающихся на пару W-бозонов (которые затем распадаются на лептоны), наибольшее отклонение соответствует сигнальной гипотезе с массой 650 ГэВ, с локальным значением 3,8σ и глобальным значением 2,6σ. При поиске тяжелых частиц, распадающихся на пару бозонов (WW, WZ или другие комбинации, в том числе бозоны Хиггса), которые впоследствии распадаются на пары струй, данные расходятся с ожидаемыми в двух местах. Гипотеза сигнала представляет собой W'-бозон с массой 2,1 или 2,9 ТэВ, распадающийся на пару WZ, а наивысшая локальная значимость составляет 3,6 σ, а глобальная значимость 2,3 σ.

Еще один новый результат получен в результате поиска дополнительных частиц бозона Хиггса, распадающихся на тау-пары. Для новой частицы с массой 100 ГэВ наблюдается небольшой избыток данных с локальной значимостью 3,1σ и глобальной значимостью 2,7σ. Интересно, что это совпадает с аналогичным превышением, замеченным CMS в предыдущем поиске маломассивных резонансов в двухфотонном конечном состоянии. Другой избыток виден в области больших масс, при этом наибольшее отклонение от ожидаемого наблюдается для массы 1,2 ТэВ с локальным (глобальным) значением 2,8σ (2,4σ).

Конечное состояние тау-пары также использовалось для поиска гипотетических новых частиц, называемых лептокварками. Это представляет особый интерес, поскольку лептокварки потенциально могут объяснить аномалии аромата, которые наблюдались в эксперименте LHCb, поэтому, если аномалии действительно являются проявлением каких-то новых явлений, это был бы способ независимо взглянуть на эти явления под другим углом. . До сих пор CMS не обнаружила превышения, но анализ только начинает быть чувствительным к диапазону параметров лептокварков, которые могут соответствовать аномалиям вкуса, поэтому для полного изучения гипотезы лептокварков требуется больше данных.

Новый период сбора данных LHC должен начаться в июле при более высокой энергии и со значительно модернизированными детекторами, что обещает свежий поток данных для поиска новых явлений.