Возможность получения высокой статистики в образовании резонансных состояний из четырех лептонах есть !?

Выдающийся успех адронного коллайдера ЦЕРНа. Декабрь 2012 г ( Обнаружение Бозона Хиггса)

What an amazing year. "Higgs to gamma-gamma", "Higgs to four leptons" - these two decay channels of the particle which we all have discovered, have become household phrases in the year 2012! For our subject of particle physics this is great and I am happy that even my neighbours are now interested in the LHC and its experiments.

Поговорим за АТЛАС. Действительно, ~600 событий Хиггс Бозона с распадов H->2γ

Совсем не ладно с измерением массы Хиггс бозона с распадом на 4 лептона (Golden decay Channel).Было найдено 18 событий на ~18 1/fb интегральной светимости.

У CMS – не лучше. При такой ситуации мне захотелось проверить, неужели все так безнадежно c изучением 4-х лептонного конечного состояния? Возьмем данные АТЛАСа за 2011 год(4.6 1/фб), выбранные Хиггс-группой АТЛАСА при условиях: 1.Single lepton trigger with threshold ~20 GeV 2.Or double lepton trigger when each lepton is with energy higher 10 GeV 3.Минимальная энергия лептонов ~3 ГэВ И поработаем с этим набором.

Естественно начать с какого-то редкого распада всем известной частицы Z- бозона на 4 лептона, Z->llll

Процесс Ζ->4l представляет особый интерес: конечное состояние – такое же, как у наиболее перспективного для поиска Хиггс бозона, и сечение рождения такого многолептонного состояния всего в десять раз больше, чем ожидаемая вероятность стандартного Н(125).

В октябре 2012 г CMS обнародовал наблюдение этого процесса в результате анализа данных 2011 года (итегральная светимость ~5 1/фб). Я повторил их анализ с использованием данных ATLASa 2011 года

Естественно ожидать большого фона от QCD реакций, и их надо безжалостно подавить. Это и было сделано учеными из CMS эксперимента. Идентификация лептонов была стандартной, а фазовый объем сжали. 1.Потребовали, чтобы энергия самого энергичного лептона была более 20 ГэВ, а второго – более 10 ГэВ. 2.Оставшиеся лептоны должны иметь энергию выше 7 ГэВ ( 5 ГэВ – для мюонов). 3.Инвариантная масса любой пары лептонов ( независимо от знака) должна быть не менее 4 ГэВ. По утверждению CMS, при уменьшению этой величины фон сильно возрастает.

Фон убили, но и сигналу пришлось не сладко: всего осталось 28 событий (события считаются события в интервале ГэВ, в нашем анализе- тоже 28 соб), и нужно ожидать несколько штук стандартных Хиггсов с массой ~125 ГэВ. Не много, а главное и надежд нет. Все убили.

Ясно, что такой анализ- тупик. Сделай лучше. Попытайся расслабиться- смягчи отбор. Например, не вводи ограничения на инвариантную массу дилептонов. Фон существенно не изменился, а количество событий возросло до 84.Неплохо.

Я, конечно, не знаю, хорошо ли это для CMS. Поэтому поэкспериментируем с АТЛАСом. Посмотрелсырые данные со стандартными процедурами идентификации лептонов и изоляции чужих частиц – и обомлел!

На рисунке показано распределение по инвариантной массе четырех лептонов: очевиден резонанс в области масс ( ) ГэВ.

Посмотрел в деталях:

Что-то много - ~80 штук !? Повторим анализ группы АТЛАСа Each electron (muon) must satisfy pT > 7 GeV (pT > 6 GeV) and be measured in the pseudorapidity range η 20 GeV, and the second (third) lepton in pT order must satisfy pT > 15 GeV (pT > 10 GeV). …………………….. и М34 > 17.5 GeV.

Убили почти все! Что же осталось?

Не убий… Заповедь 6

Результат небольшого исследования показал: 1. Анализ полученных данных (~ 30 fb-1) может приблизить статистику 4-х лептонных состояний к нескольким сотням событий 2.Разница в массах H(126.5) и H(123.5) не может быть случайной, статистической флюктуацией. 3.Группа ИЯФ(Нвсб) и ПИЯФ работает, не щадя живота ( это обо мне), и надеется через месяц много чего сказать.