Ψάχνοντας για δυνάμεις πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου

Posted on 08/05/2018

0


… των στοιχειωδών σωματιδίων

Η ερευνητική ομάδα ATLAS συνεχίζει να ψάχνει στον τεράστιο όγκο των δεδομένων που παράγει ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) για ενδείξεις φυσικής πέρα από τα σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις που περιγράφει το Καθιερωμένο Πρότυπο. Μια προσέγγιση είναι να αναζητηθούν νέες δυνάμεις, επιπλέον των ηλεκτρασθενών και ισχυρών αλληλεπιδράσεων. Φορείς αυτών των δυνάμεων θα μπορούσαν να είναι κάποια άγνωστα μέχρι σήμερα μποζόνια (με μάζα), σαν τα μποζόνια W και Ζ που μεταφέρουν τις ηλεκτρασθενείς δυνάμεις.

Σε πρόσφατη έρευνα της ομάδας ATLAS αναζητήθηκαν νέα μποζόνια με μάζες έως περίπου 70 φορές την μάζα του μποζονίου Ζ. Η αναζήτηση εξετάζει γεγονότα όπου το υποθετικό μποζόνιο (Χ) διασπάται σε ένα φωτόνιο και ένα W ή Ζ μποζόνιο. Ο ανιχνευτής ΑΤLAS είναι κατάλληλος για την ανίχνευση τέτοιων γεγονότων. Αρχικά εντοπίζεται ένα ενεργητικό φωτόνιο και στη συνέχεια ταυτοποιούνται τα μποζόνια W/Ζ από την διάσπασή τους σε ζεύγη κουάρκ – αντικουάρκ. Η μάζα του μποζονίου Χ μπορεί να προκύψει απευθείας από τα προϊόντα διάσπασης και η απόδειξη ύπαρξης του μποζονίου Χ θα εμφανιστεί ως περίσσεια γεγονότων πάνω από το υπόβαθρο. Δυστυχώς δεν έχει παρατηρηθεί κάτι τέτοιο, όμως είναι δυνατός ο προσδιορισμός των ορίων για την παραγωγή του Χ στην περιοχή των μαζών από 2 έω 6,7 TeV.

Επειδή κάθε τι που σχετίζεται με το Higgs  έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον αυτές τις μέρες στον LHC, οι μετρήσεις του ATLAS αναζητούν επίσης (για πρώτη φορά) ένα νέο μποζόνιο με μάζα που διασπάται σε ένα μποζόνιο Higgs και ένα φωτόνιο. Αυτό το σήμα ταυτοποιείται χρησιμοποιώντας την διάσπαση των μποζονίων Higgs προς ένα ζεύγος b(πυθμένων) κουάρκ-αντικουάρκ.

Όπως φαίνεται στο σχήμα, η παρατηρούμενη κατανομή αναλλοίωτης μάζας των γεγονότων που συλλέχθηκαν ως μποζόνια Higgs συν ένα φωτόνιο είναι ένα ομαλά μειούμενο φάσμα που δεν δείχνει νέα μποζόνια. Στο διάγραμμα βλέπουμε και την προσομοίωση σε υπολογιστή για το πως θα ήταν το σήμα του Χ, αν είχε μάζα 1 ή 2 TeV … εφόσον ανιχνευόταν. Αυτή είναι η πρώτη αναζήτηση που διεξήχθη στον LHC για ένα μποζόνιο Χ μεγάλης μάζας (έως και 25 φορές η μάζα του Higgs) που διασπάται σε ένα μποζόνιο Higgs και ένα φωτόνιο.

Παρά το γεγονός ότι η εν λόγω μελέτη του ATLAS δεν βρήκε αποδεικτικά στοιχεία νέων δυνάμεων, το εύρος και η ευαισθησία της αναζήτησης θα βελτιωθούν σημαντικά όταν συμπεριληφθούν τα δεδομένα που θα συλλεχθούν μέχρι το τέλος του 2018.

Συνεπώς, θα περιμένουμε την ανάλυση του συνόλου των δεδομένων του LHC από το Run2.

πηγή: https://atlas.cern/updates/physics-briefing/searching-forces-beyond-standard-model