ИТЭФ и Эксперимент ATLAS A Toroidal LHC Apparatus at the CERN LHC

Главные цели эксперимента ATLAS на Большом Адронном Коллайдере ЦЕРНа (LHC CERN) - это

• Изучение Стандартной Модели (СМ) в новом диапазоне энергий и
• поиск новой физики за пределами СМ,

       В результате стабильной и эффективной работы Большого адронного коллайдера в 2010 году при энергиях пучков сталкивающихся протонов по 3.5 ТэВ было накоплено число событий, позволившее продемонстрировать высокое качество данных, получаемых со всех экспериментальных установок. Однако для решения поставленных физических задач этого числа было ещё недостаточно. В 2011 году светимость LHC существенно возросла. Это позволило накопить в 100 раз больше полезных событий, чем в 2010 году. В результате:

·         были измерены сечения основных фоновых процессов к рождению бозона Хиггса,

·          была исключена широкая область возможных масс самого бозона Хиггса,

·         появились первые свидетельства в пользу его обнаружения при массе 125 ГэВ.

В 2012 году энергия каждого из пучков коллайдера была доведена до 4 ТэВ с дальнейшим повышением светимости. На середину ноября 2012 г светимость превысила в интеграле 20 обратных фемтобарн. Как результат 4 июля 2012 г. коллаборациями ATLAS и CMS было официально объявлено об открытии частицы со свойствами бозона Хиггса и массой в районе 125 ГэВ при статистической значимости результата более 5 стандартных отклонений. Приведенная выше ссылка дает доступ к большому количеству картинок - фотографий (среди них - фотографии самого Prof. P.Higgs, который был почетным гостем ЦЕРНа в дни июльской пресентациии), событий-кандидатов, графиков. Весьма интересен и информативен официальный релиз ATLASа на русском языке, посвященный последним результатам поиска бозона Хиггса.

     В настоящее время (декабрь 2013 г.) в установке ATLAS сигнал виден в каналах  H→γγ, H→ZZ^*→4ℓ, H→WW^*→ℓνℓν с “суммарной” статистической значимостью 10 сигма, что демонстрирует следующий график.

По вертикальной оси отложена вероятность того, что наблюдаемое число случаев регистрации бозона Хиггса при разных значениях его массы (суммарно по различным каналам его распада) является случайной флуктуацией числа фоновых событий. При массе 126 ГэВ указанная вероятность составляет всего 10^-23, что соответствует статистической значимости сигнала в 10 стандартных отклонений.

Измеренные свойства недавно открытого бозона таковы:

Масса: m(H)=125.5±0.2(stat)±0.6(sys) ГэВ

Сила сигнала в единицах СМ при этой массе:   m=1.33±0.14(stat)±0.15(sys)

Спин и четность  с большой вероятностью совпадают с теми, которые ожидаются в СМ: J^P = 0⁺⁺ .

Анализ данных 2011-2012 г. продолжается. К настоящему времени коллаборация ATLAS подготовила и направила в ведущие научные журналы мира в общей сложности около 300 работ, большая часть из которых уже опубликована. 

После модернизации LHC в  2013-14 гг.  энергии сталкивающихся протонов была доведена до 6,5 ТэВ, что позволило поднять на более высокий уровень работы по измерению различных констант связи бозона Хиггса и поиск новых тяжелых частиц.

До настоящего времени детектор ATLAS работал очень успешно, как в p-p, так и в ион-ионных сеансах. Эффективность большинства подсистем, включая FCal (в котором участвует группа ИТЭФ), превышала 98%.