Νέα αποτελέσματα από το CMS

Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στο CERN της Γενεύης βρίσκεται ακόμα υπό αναβάθμιση και μετά το πέρας των τελικών βελτιώσεων θα είναι σε θέση να επαναλειτουργήσει του χρόνου σε ενέργειες κέντρου μάζας 13 TeV – πάνω από 60% μεγαλύτερες σε σχέση με τη προηγούμενη περίοδο λειτουργίας του στα 8 TeV. Οι κοινοπραξίες ATLAS και CMS δεν έχουν συλλέξει τα τελευταία δύο χρόνια νέα δεδομένα συγκρούσεων πρωτονίου-πρωτονίου, όμως τα δεδομένα του 2012 τους κρατάνε ακόμα απασχολημένους, αφού δημοσιεύουν διαρκώς νέα αποτελέσματα από την ανάλυση αυτών.

Αντί να εστιάσω εδώ σε ένα από αυτά τα αποτελέσματα, θα κάνω μία σύνοψη των πιο πρόσφατων δημοσιεύσεων από το CMS. Σε μία από τις επόμενες αναρτήσεις θα κάνω κάτι αντίστοιχο και για τις δημοσιεύσεις από το ATLAS.

Μία πολύ ενδιαφέρουσα νέα μέτρηση – αν και έχει παραχθεί χρησιμοποιώντας δεδομένα μόνο από το 2011, δηλαδή σε ενέργειες  7 TeV – είναι αυτή της σταθεράς σύζευξης της ισχυρής αλληλεπίδρασης, α. Για την ακρίβεια, το αs δεν είναι μία σταθερά, αλλά ένας αριθμός ο οποίος εξαρτάται από την ενέργεια στην οποία λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες κβαντικής χρωμοδυναμικής. Η σταθερά σύζευξης αυτή, υποδηλώνει την ισχύ της αλληλεπίδρασης μεταξύ κουάρκ και γλουονίων, και η μέτρηση της δεν είναι καθόλου εύκολη υπόθεση. Το πρόσφατο preprint του CMS αναφέρεται στον προσδιορισμό των συναρτήσεων κατανομής παρτονίων στα πρωτόνια μέσω της μέτρησης ολικών ενεργών διατομών πιδάκων (inclusive jet cross sections), και εν συνεχεία χρησιμοποιεί τα ίδια δεδομένα για να προσδιορίσει το αs  σε ενεργειακά υψηλές περιοχές – βασικά, σε υψηλές τιμές της μεταφοράς τετραορμής, Q, η οποία και είναι η ποσότητα από την οποία εξαρτάται άμεσα η σύζευξη.


Στο διάγραμμα συμπεριλαμβάνονται και ένα πλήθος προηγούμενων μετρήσεων (μερικές είναι επίσης από το CMS), μαζί με τα πρόσφατα πειραματικά σημεία του CMS (τα μαύρα σημεία στις υψηλές τιμές του Q). Η μέτρηση που εξάγεται από τα δεδομένα στις υψηλές τιμές του Q είναι αs(M_Z) = 0.1185+-0.0019 +0.0053-0.0024, όπου η πρώτη αβεβαιότητα είναι στατιστική και η δεύτερη, η οποία είναι ασύμμετρη, οφείλεται σε θεωρητικές αβεβαιότητες. Η τιμή δίνεται στην ενεργειακή περιοχή της μάζας του μποζονίου Ζ, όπως και συνηθίζεται. Η κίτρινη ζώνη στο παραπάνω διάγραμμα αντιστοιχεί σε θεωρητικές προβλέψεις δεδομένου αυτού του αποτελέσματος από το CMS.

Ένα άλλο preprint από το CMS παρουσιάζει τα αποτελέσματα ερευνών για σπάνιες διασπάσεις του μποζονίου Higgs σε ζεύγη μιονίων και ηλεκτρονίων. Μολονότι η πρώτη εκ των δύο θα ανιχνευθεί εν τέλει από τον LHC με τη συλλογή περισσότερων δεδομένων, η δεύτερη πιθανότατα δεν θα ανιχνευθεί ποτέ άμεσα. Αυτό προκύπτει από το γεγονός πως το μποζόνιο Higgs «συζεύγνυται» με τα ηλεκτρόνια και τα μποζόνια με τρόπο ανάλογο της μάζας τους – και το μιόνιο είναι 200 φορές βαρύτερο από το ηλεκτρόνιο. Παρακάτω μπορείτε να δείτε την κατανομή μάζας των ζευγών μιονίων σε μία από τις search topologies που ερευνήθηκαν από το CMS.

To υποθετικό σχήμα σήματος στο κατώτερο μέρος του άνω διαγράμματος κοντά στα 125 GeV είναι αυτό που θα περίμενε να δει κανείς εάν το μποζόνιο Higgs αποσυντίθετο 20 φορές συχνότερα προς μιόνια από ό,τι προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο. Το κατώτερο διάγραμμα στην παραπάνω εικόνα δείχνει τις αποκλίσεις των δεδομένων από το μοντέλο υποβάθρου. Από την απουσία σήματος συνάγεται ένα ανώτατο όριο 0.0016 στο ποσοστό διάσπασης (branching fraction) – το οποίο σημαίνει πως λιγότερο από ένα στα 600 μποζόνια Higgs διασπάται σε ζεύγη μιονίων.

Τέλος, σε ένα preprint που υποβλήθηκε πριν από τέσσερις ημέρες, το CMS εκθέτει τα αποτελέσματα μετρήσεων σκέδασης διανυσματικών μποζονίων μέσω ηλεκτρασθενών διαδικασιών. Η υπογραφή που ερευνήθηκε είναι μία η οποία αποτελείται από same-sign dileptons τα οποία συνοδεύονται από δύο πίδακες με μεγάλη rapidity separation (Δη>2.5) και με αναλλοίωτη μάζα μεγαλύτερη των 500 GeV. Αυτό σημαίνει πως τα δύο μποζόνια παράγονται μαζί με δύο «forward πίδακες» οι οποίοι προκύπτουν από την αδρονιοποίηση των κουάρκ που εξέπεμψαν τα αλληλεπιδρώντα μποζόνια. Εστιάζοντας σε λεπτονικά ζεύγη ίδιου προσήμου καταφέρνουμε να ελαττώσουμε σημαντικά το υπόβαθρο.

Όπως μπορείτε να δείτε από το παραπάνω διάγραμμα, τα δεδομένα (μαύρα σημεία) ακολουθούν την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου (κόκκινο ιστόγραμμα), ενώ, αντίθετα, οι ανώμαλες συζεύξεις θα αύξαναν αισθητά τον αριθμό των ζευγών λεπτονίων στις υψηλές αναλλοίωτες μάζες (μπλε και ροζ ιστογράμματα). Η ενεργός διατομή της σκέδασης διανυσματικών μποζονίων που δίνει ζεύγη WWjj ίδιου προσήμου μετρήθηκε από το CMS να είναι σ(WWjj)=4.0+2.4-2.0(στατ.) +1.1-1.0(συστ.) femtobarns. Από τη συμφωνία με τις προβλέψεις του ΚΠ, τίθενται όρια στις διάφορες ανώμαλες συζεύξεις.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/new_cms_results-147752
27 Οκτωβρίου 2014

Βάζω εδώ και το βίντεο μιας ωραίας διάλεξης που είδα τις προάλλες σχετικά με τις έρευνες στον LHC. Στο 36:21 αναφέρεται στο πλάνο των αναβαθμίσεων του LHC και από το 45:50 αναφέρεται περιληπτικά στις έρευνες για υπερσυμμετρία, σκοτεινή ύλη και επιπλέον διαστάσεις.

About qdsgreek

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

Μία απάντηση στο Νέα αποτελέσματα από το CMS

  1. Παράθεμα: Νέα αποτελέσματα από το CMS | physicsgg

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