Коллаборация D0 скорректировала значение массы t-кварка

Коллаборация D0 (FNAL, США) использовала новый метод для измерения массы t-кварка. Предполагается, что данный метод дает более точные результаты, чем прежние методы. Изменение массы t-кварка ведет к изменению ограничений на массу бозона Хиггса и к небольшому увеличению наиболее вероятного значения массы частицы Хиггса.

В эксперименте D0 изучаются пары t- и антиt-кварков (ttbar), которые рождаются при столкновении протонов и антипротонов на ускорителе Tevatron. t-кварк и его античастица мгновенно распадается на прелестный b-кварк и W-бозон или соответствующие им античастицы. Используя новый метод были заново изучены данные первого сеанса (Run I) работы ускорителя Tevatron, в которых один W-бозон распадается на заряженный лептон (электрон или мюон) и нейтрино, а другой на кварк-антикварковую пару. Новый метод анализа основывается на идеях, которые были предложены несколько лет назад Кунитакой Кондо (Kunitaka Kondo) из университета города Васеда (Waseda) в Японии и независимо от него Ричардом Далицом (Richard Dalitz) и Гари Голдстейном (Gary Goldstein) из Оксфорда. Новый метод приписывает большие веса хорошо измеренным событиям и позволяет извлечь больше информации из каждого события. Вычисляется функция максимального правдоподобия того, что измеренные параметры в каждом событии соответствуют сигналу. Эта вероятность рассматривается как функция массы t-кварка. Тогда лучшая оценка массы t-кварка соответствует максимуму данной вероятности.

Применение нового метода улучшает статистическую ошибку заново обработанного набора данных. Для получения такой же ошибки старыми методами понадобилось бы в 2,4 раза больше событий. Получено новое значение для массы t-кварка, равное 180,1 +/- 4,3 ГэВ/с2 (V M Abazov et al., "Nature" 429 p.638-642, 2004). Объединяя этот результат с результатом, когда оба W-бозона распадаются на лептоны (он также был получен коллаборацией D0 из данных Run I раньше), получаем для массы t-кварка значение 179,0 +/- 5,1 ГэВ/с2. Это ведет к коррекции среднего значения по объединенным данным установок CDF и D0: 178,0 +/- 4,3 ГэВ/с2. Такое изменение среднего значения массы t-кварка ведет к увеличению наиболее вероятного значения массы бозона Хиггса с 96 до 117 ГэВ/c2.

В настоящее время новый метод предполагается применить при обработке данных Run II на установках D0 и CDF, что должно привести к определению массы t-кварка с точностью менее 2 ГэВ/c2.

Перевод Н. Никитина

На рисунке в начале статьи показан график зависимости функции максимального правдоподобия от массы t-кварка.

Для дополнительного чтения по теме заметки можно рекомендовать следующие статьи:
[1] Гордон Фрейзер "Мелодрама под названием "Время искать Хиггс";
[2] Дональд Перкинс "Физика элементарных частиц и t-кварк".

Обозрение Николая Никитина "Неизбежность странного микромира"