Кафедра №40
​

Проверка стандартной модели

Рис 1. Стандартная Модель физики элементарных частиц

Стандартная модель (СМ) - теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Экспериментальное подтверждение существования промежуточных векторных бозонов в середине 80-х годов завершило построение СМ и её принятие как основной рабочей модели. Необходимость незначительного расширения модели возникла в 2002 году после обнаружения нейтринных осцилляций, а подтверждение существования бозона Хиггса в 2012 году краеугольного камня СМ завершило экспериментальное обнаружение предсказываемых этой моделью элементарных частиц.

Несмотря на этот факт, проверка СМ на крупнейшей современной экспериментальной установке по физике высоких энергий (Большом Адронном Коллайдере) и на его экспериментах (ATLAS и др.) является одной из самых важных задач, поскольку отклонение от ее предсказаний указывает на новые явления за ее пределами.

Группа МИФИ совместно с группами Univ. of Science and Technology of China (Хэфей, Китай) и LPNHE (Париж, Франция) разработала методику измерения эффективности идентификации из данных на основе «меченных» фотонов от трёхчастичного распада Z→|+|-γ. Это позволило существенно улучшить идентификацию фотонов в эксперименте ATLAS. Эта работа является одной из базовых для поиска и изучения Бозона Хиггса в двуфотонном канале распада.

Особенную важность имеют исследования эффективности регистрации и идентификации конвертировавших фотонов, поскольку они составляют заметную часть статистики.

Исследования идентификации продолжаются в виду подготовки к работе БАК с энергией 13-14 ТэВ в системе центра масс.

 

Рис 2. Наглядное разделение сигнала и фона в процессе трёхчастичного распада Z бозона

Рис 3. Конверсия фотона от распада Хиггс Бозона во «Внутреннем детекторе» эксперимента ATLAS

Рис 4. Различие эффективности в точках, полученных из данных и от моделирования, определяет неопределённость от идентификации фотонов в эксперименте ATLAS

 

Публикации по теме:

  1. ATLAS Collaboration; Measurements of the photon identification efficiency with the ATLAS detector using 4.9 fb-1 of pp collision data collected in 2011, ATLAS-CONF-2012-123
  2. Soldatov, E; Photon identification efficiency measurement in ATLAS experiment and its application to the H→γγ analysis, ATL-PHYS-PROC-2013-131
 

Рис 5. Процесс, дающий основной вклад в сечение, предсказываемое Стандартной Моделью

Также сотрудники кафедры совместно с коллегами из Argonne National Laboratory (Чикаго, США), Southern Methodist University (Даллас, США) и Duke University (Дарем, США) занимаются исследованиями в другой области электрослабого сектора СМ, включающими измерения сечений событий рождения Z бозонов совместно с фотонами, а также получают ограничения на аномальные вершины взаимодействия калибровочных бозонов. Исследование данных процессов по невидимой моде распада Z бозона (в нейтрино) является на настоящий момент темой нескольких диссертационных работ.

Растущая светимость ускорителя позволяет продвигаться ко все более редким событиям. Так данные 2012 года позволили начать изучение ассоциированного рождения Z бозона с 2 фотонами и, следовательно, аномальные четверные вершины aQGC взаимодействия (наряду с уже изучаемыми тройными aTGC). Данные исследования наряду с подтверждением Стандартной Модели предоставляют также возможность обнаружить указания на существование новой физики за рамками СМ.

 

Рис 6. Исследование процесса
(Z→)+γ: сравнение данных с моделированием в зависимости от поперечной энергии фотона

Рис 7. Улучшение ограничения на параметры (Лагранжиана) аномальных вершин, полученные из исследований

Рис 8. Процесс, происходящий при условии существования аномальной тройной вершины

Выпущенные по теме статьи:

  1. ATLAS Collaboration; «Measurement of Wgamma and Zgamma production in proton-proton collisions at vs=7 TeV with the ATLAS Detector», J. High Energy Phys., 09: 072, 1-41 (2011);
  2. ATLAS Collaboration; «Measurement of Wgamma and Zgamma production cross section in pp collisions at vs=7 TeV and limits on anomalous triple gauge couplings with the ATLAS detector», Phys. Lett. B 717, 1-3, 49-69 (2012);
  3. ATLAS Collaboration; «Measurements of Wgamma and Zgamma production in pp collisions at vs=7 TeV with the ATLAS detector at the LHC», Phys. Rev. D 87, 112003, 1-40 (2013)
  4. ATLAS Collaboration; «Measurements of Zγ and Zγγ production in pp collisions at √s=8  TeV with the ATLAS detector», Phys. Rev. D 93, 112002 (2016)
 

Контактное лицо:

Солдатов Евгений Юрьевич