CMS

Схема экспериментальной установки CMS

Схематическое изображение экспериментальной установки CMS
 

Эксперимент CMS (Компактный мюонный соленоид) является одним из четырёх экспериментов на LHC (Большой адронный коллайдер). Главные задачи CMS, как и эксперимента ATLAS, на момент создания детекторов и запуска коллайдера LHC, состояли в следующем. Во-первых, это проверка Стандартной модели (СМ): поиск последней не открытой фундаментальной частицы — бозона Хиггса и прецизионные измерения параметров СМ, необходимые для проверки предсказаний теории. Во-вторых, это прямой поиск частиц и явлений за пределами СМ. Некоторые из них возникают в рамках теорий, призванных решить внутренние проблемы СМ, например, расходимость массы Хиггсовского бозона. Ряд явлений СМ не предсказывает и не объясняет, например, частицы тёмной материи, иерархию масс элементарных частиц, барионную асимметрию нашей Вселенной.

В 2012 году бозон Хиггса был открыт в экспериментах CMS и ATLAS, что стало очередным триумфом СМ: фундаментальная частица, предсказанная более 40 лет назад, была, наконец, достоверно наблюдена в эксперименте. Важно отметить, что все измерения параметров СМ, сделанные к настоящему моменту на LHC, прекрасно согласуются с теоретическими предсказаниями. Никаких отклонений от СМ пока не обнаружено. До сих пор экспериментаторы получают только ограничения на параметры теоретических моделей. Непроверенных областей параметров остается всё меньше, но работы по поиску Новой Физики будут, безусловно, продолжаться. СМ прекрасно описывает экспериментальные данные для процессов с участием частиц из электрослабого сектора (фотоны, электроны, позитроны, мюоны, Z и W±). Теоретическое же описание (в рамках СМ!) свойств частиц из сильновзаимодействующего сектора, за который ответственна Квантовая Хромодинамика (КХД), страдает, если можно так выразиться, отсутствием в исходной теории КХД малого параметра, благодаря которому можно было бы проводить точные расчёты. Поэтому приходится строить приближённые модели, призванные описывать только узкие сектора экспериментальных данных. Другими словами, модели КХД сильно специализированы по направлениям, и для выработки самосогласованной картины многообразных явлений КХД и её понимания необходимы новые экспериментальные исследования сильновзаимодействующего сектора. Чтобы двигаться дальше, важно изучать не только уже известные очарованные и прелестные мезоны и барионы, но и осваивать другой диапазон энергий, где возможно рождение новых частиц, состоящих из с- и b-кварков. В эксперименте CMS при энергии в системе центра масс рр-столкновений 7, 8 и 13 ТэВ (точки по энергиям, где уже работал коллайдер LHC) рождаются, кроме уже открытых и хорошо изученных В мезонов, также и B0s и B+c мезоны, Λ0b, Ξ0,–b и Ωb барионы и их возбуждённые состояния. Более того, на LHC возможно рождение частиц, имеющих в своем составе два, три с-кварка или b- и с-кварк одновременно, или даже 2 или 3 b-кварка. Все это неизведанная территория КХД, где, мы надеемся, нас ожидают новые открытия.

Физикой тяжёлых кварков на CMS и занимается группа CMS научного коллектива Проекта. Уже получены первые результаты: в 2018 году была опубликована статья по изучению B*s2(5840)0 и Bs1(5830)0 мезонов, включая первое наблюдение распада B*s2(5840)0B0K0s, и статья по поиску экзотической частицы Х(5568) в канале B0sπ±. На данный момент группа ведёт работы по поиску новых резонансов, которые не могли рождаться в других экспериментах из-за низкой энергии в системе центра масс, а также новых распадов уже известных частиц.

Группа также принимает активное участие в постоянном мониторировании установки CMS, и в её модернизации.

Работа с установкой CMS на БАК