Нобелевская премия по физике за 2013 г. была присуждена Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру в связи с открытием летом 2012 г. новой скалярной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН. В 2012г. в экспериментах полным ходом велась регистрация протон-протонных соударений при энергии 8 ТэВ, максимальной достигнутой в мире. При завершении сеанса работы коллайдера количество зарегистрированных столкновений протонов почти в 2,5 раза превышало то, при котором было объявлено об открытии новой частицы. Анализ полного количества данных первого сеанса работы БАК, завершившегося в начале 2013г, подтвердил соответствие свойств открытой частицы с массой 125 ГэВ бозону Хиггса стандартной модели [Phys. Lett. B 716, 1-29 (2012); 726, 120-144 (2013); 726, 88-119 (2013)]. Основными аргументами в пользу такого соответствия явились определение спина и четности частицы, соответствие измеренных сечений ее рождения и относительных вероятностей различных каналов распада расчетным в стандартной модели. Тщательный анализ позволил определить роль отдельных механизмов в рождении новой частицы. Было установлено, что наряду с основным механизмом слияния глюонов, в рождение новой частицы вносит вклад механизм слияния векторных бозонов W, Z. Этот вклад присутствует на уровне 7% полного сечения рождения бозона Хиггса при 8 ТэВ, составляющего 22 пикобарна. Наблюдение рождения новой частицы в различных каналах распадов позволило получить первые оценки констант связи бозона Хиггса с калибровочными бозонами и фермионами. Было установлено, что отношение констант связи с W и Z бозонами сопоставимо с единицей, как ожидается в стандартной модели. Наблюдается ненулевая константа связи с фермионами, определяемая преимущественно по измерениям канала распада бозона Хиггса на тау-лептоны.

Исследования, позволившие отождествить открытую частицу с массой 125 ГэВ с бозоном Хиггса, ответственным за нарушение электрослабой симметрии в стандартной модели, активно продолжаются на имеющихся экспериментальных данных. Ставится вопрос о возможности отождествить наблюдаемую частицу с одним из представителей более широкого сектора состояний, которые предсказываются минимальными моделями суперсимметрии, моделями составной природы бозона Хиггса или частицей совершенно другой природы с близкими к наблюдаемым константами связи. Новые результаты такого анализа опубликованы экспериментом ATLAS в феврале этого года [Phys. Rev. D 89, 032002 (2014)]. Впервые на данных БАК проведен поиск более тяжелых состояний бозона Хиггса, в результате распада которых образуется наблюдаемое состояние с массой 125 ГэВ. Многие модели предполагают существование тяжелого нейтрального партнера Н0 и дополнительного дублета состояний, имеющих ненулевой электрический заряд, H±. Из полученных в эксперименте данных видно, что не наблюдается какого-либо избытка событий на пределами предсказаний стандартной модели. Однако, установленные пределы не исключают полностью существование тяжелых партнеров частицы h0.

Новый результат получен в эксперименте ATLAS по поиску резонанса в системе Zγ, Н→ Zγ [Phys. Lett. B 732, 8-27 (2014)]. Диаграммы такого распада подобны диаграммам распада Н→γγ, надежно регистрируемого в эксперименте, и количество таких событий, ожидаемых по стандартной модели, хорошо известно. Резонансный избыток событий возможен, если частица Н является новым нейтральным скаляром или имеет составную природу. Наблюдаемые ограничения на величины резонансного сигнала для области масс mН от 120 до 150 составляют от 3,5 до 18-кратного сечения стандартной модели. В предположении о существовании бозона Хиггса стандартной модели с массой mН = 125,5 ГэВ, превышение наблюдаемого количества событий над ожидаемым является 10-кратным. Результат определяется статистической погрешностью, а значит, требуется увеличение количества данных.

В эксперименте ATLAS участвует группа профессора физического факультета МГУ Лидии Смирновой, которая также включает аспирантов и студентов факультета. Они заняты разработкой методов реконструкции и идентификации электронов и мюонов. Результаты описанных выше исследований опубликованы в работах Phys. Rev. D 89, 032002 (2014), Phys. Lett. B 732, 8-27 (2014).