Το ATLAS δε βλέπει σκοτεινά φωτόνια σε νέα έρευνα

Ανάμεσα στις διάφορες επεκτάσεις του Καθιερωμένου Προτύπου (ΚΠ), υπάρχει και μία ενδιαφέρουσα κατηγορία μοντέλων, τα οποία συμπεριλαμβάνουν την ιδέα του «κρυμμένου τομέα» νέων σωματιδίων που συζεύγνυνται ασθενώς με τα αντίστοιχα του ΚΠ. Αυτά τα σωμάτια θα μπορούσαν να παραχθούν κατά τη διάσπαση σωματιδίων του ΚΠ με μεγάλη μάζα. Επίσης, θα ήταν αόρατα, αλλά ασταθή, και επομένως θα παρήγαγαν σύντομα σωμάτια του ΚΠ, δίνοντας χαρακτηριστικές πειραματικές υπογραφές τις οποίες και θα μπορούσαν να εντοπίσουν οι ανιχνευτές μας- εάν τις αναζητούσαμε αρκετά προσεκτικά.

Η όλη αυτή ιδέα του «κρυφού τομέα (hidden sector)» και των υπογραφών του θα σας είναι πιο οικεία εάν θυμάστε την ιστορία με το «ghost muon» (δείτε εδώ και ακολουθείστε τους συνδέσμους σε αυτή τη σελίδα για να διαβάσετε και τα άλλα τρία άρθρα της συγκεκριμένης συζήτησης), τη μέτρηση, δηλαδή, του CDF το 2008 η οποία παρουσίαζε ενδείξεις παρουσίας γεγονότων με πολλαπλά μιόνια σε στενούς πίδακες. Στην ανάλυση που είχε κάνει το CDF φαινόταν πως υπήρχε μεγάλο πλεόνασμα τέτοιων γεγονότων. Τα μιόνια, μάλιστα, σε αυτά τα γεγονότα φαίνονταν να έχουν πολύ υψηλή παράμετρο πρόσκρουσης (impact parameter) – αρκετά μεγαλύτερη από αυτή που έχουν τα συνηθισμένα μιόνια τα οποία παράγονται από διασπάσεις αδρονίων με μεγάλη διάρκεια ζωής, όπως τα μεσόνια Β και D (η παράμετρος πρόσκρουσης είναι η απόσταση μεταξύ της καμπύλης που διαγράφει το ένα σωματίδιο και του σημείου στο οποίο συμβαίνει η σκληρή κρούση (hard collision) ). Η μεγάλη παράμετρος κρούσης γινόταν να εξηγηθεί μόνο από τη διάσπαση εν κινήσει ενός σωματιδίου με υψηλό ποσοστό διάσπασης προς μιόνια.

Ξέρουμε όμως ποια ήταν η κατάληξη αυτής της ιστορίας: άλλα πειράματα δεν είδαν κάποιο παρόμοιο σήμα, και η επανεξέταση από το CDF ενός μεγαλύτερου συνόλου δεδομένων ανάγκασε την κοινοπραξία να αναδιπλωθεί μερικώς, ενώ και ένα μέρος του πλεονάσματος εξηγήθηκε – όχι όμως ολόκληρο. Έτσι, το μυστήριο με το πλεόνασμα γεγονότων, με μιόνια υψηλής παραμέτρου πρόσκρουσης, παρέμεινε έως έναν βαθμό άλυτο, αν και υπήρχε η πεποίθηση ανάμεσα σε πολλούς πως το πρόβλημα εντοπιζόταν στη διακριτική ικανότητα των θαλάμων ανίχνευσης μιονίων.

Στο ATLAS, όμως, έκαναν και πάλι έρευνες για λεπτονικούς πίδακες στα δεδομένα συγκρούσεων με ενέργεια κέντρου ορμής 8 TeV, με σκοπό να εξεταστούν διάφορα μοντέλα νέας φυσικής. Το τελευταίο τους αποτέλεσμα δημοσιεύτηκε εχθές στο Cornell preprint arxiv. Εκεί έψαξαν για μία σχετικά γενική υπογραφή πιδάκων που δημιουργείται από ένα ή δύο «σκοτεινά φωτόνια (dark photons)», το ουδέτερο μακρόβιο σωματίδιο με μάζα μερικών GeV το οποίο θα μπορούσε να διασπάται σε displaced ηλεκτρόνια, μιόνια, ή πιόνια. Οι ερευνητές δεν βρήκαν κάποιο πλεόνασμα στα δεδομένα τους σε σχέση με τις προβλέψεις του υποβάθρου και κατέληξαν σε δύο σύνολα αποτελεσμάτων για τον  επιτρεπτό παραμετρικό χώρο ενός μοντέλου που είχε προταθεί από τον έτερο blogger Adam Falkowski και τους συνεργάτες του. Το πρώτο είναι ένας αποκλεισμός του branching fraction του μποζονίου Higgs σε σκοτεινά φωτόνια σαν συνάρτηση του χρόνου ζωής των σκοτεινών φωτονίων. Το δεύτερο είναι ο αποκλεισμός μιας περιοχής του παραμετρικού χώρου ο οποίος παράγεται από τη μάζα του υποθετικού σκοτεινού φωτονίου και τον «kinetic mixing term» που θα το συνέδεε με το φωτόνιο.

Αυτό το τελευταίο φαίνεται στο παρακάτω γράφημα, το οποίο συνδυάζει την περιοχή που έχει αποκλειστεί από το ATLAS (όπου με διαφορετικά χρώματα έχουμε τα διαφορετικά, υποθετικά πάντα, branching fractions του Higgs σε δύο σκοτεινά φωτόνια συν οτιδήποτε) με ανεξάρτητα αποτελέσματα ερευνών που έχουν πραγματοποιηθεί από άλλα πειράματα. Η ευαίσθητη περιοχή δεν είναι μεγάλη, αλλά εδώ έχουμε μία log-log γραφική παράσταση, η οποία είναι πάντοτε παραπλανητική, όσον αφορά την εκτίμηση με το μάτι της σχετικής σημαντικότητας των διαφόρων πειραμάτων. Στον οριζόντιο άξονα έχουμε τη μάζα των σκοτεινών φωτονίων και στον κάθετο την mixing parameter η οποία εξετάζεται σε αυτές τις έρευνες.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/the_graph_of_the_week_no_dark_photons_found_by_atlas_lepton_jets_search-144052
3 Σεπτεμβρίου 2014

About qdsgreek

Greek version of "A Quantum Diaries Survivor" blog
This entry was posted in LHC, Tevatron and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s