I Run II-eksperimentet er afvigelser fra standardmodellen endnu ikke bekræftet • Andrei Loginov • Videnskabsnyheder om "Elements" • Fysik, videnskab i Rusland

I Run II-eksperimentet er afvigelser fra standardmodellen endnu ikke bekræftet.

Søgen efter fysik ud over standardmodellen er et forsøg på at supplere verdensbillede. Hvis standardmodellen er korrekt, er alt, hvad der er tilbage, at finde Higgs bosonen.

En analyse af data fra Run I-eksperimentet på CDF-installationen på Fermi Laboratoriet angav mulige uoverensstemmelser mellem eksperiment og teori. Spørgsmålet om, hvorvidt det var udsving eller noget nyt, var åbent i flere år. I Run II-eksperimentet blev svaret opnået, standardmodellen forbliver i kraft, men der er opstået nye spørgsmål. Som det ofte er tilfældet i store eksperimenter, har repræsentanter fra forskellige institutioner, A. B. Loginov fra ITEP (Moskva) og Henry Frisch fra University of Chicago gjort et afgørende bidrag til analysen af ​​data. Resultaterne af denne undersøgelse er anerkendt i Fermilab hændelsen i ugen.

Opgaven af ​​elementære partiklers fysik er at finde stoffets elementære bestanddele og undersøge samspillet mellem dem. For at "se" så små som mulige detaljer om partikelanordningen, skubber fysikere partikler med maksimal energi (jo mere energi, jo mindre er bølgelængden svarende til denne partikel). Desuden kan jo større partiklernes energi, de mere massive og / eller energiske genstande opstå som følge af interaktionen.Hidtil har proton-antiprotonbjælkerne ved Tevatron-acceleratoren ved Fermi Laboratoriet den højeste energi.

Resultaterne af eksperimentet skal forklares inden for rammerne af en teoretisk model, hvor klassificering af partikler er givet og berettiget, og en logisk beskrivelse af interaktionerne mellem dem gives. Alle eksperimentelle data opnået til dato er i god overensstemmelse med standardmodellen (SM) af partikelfysik. Denne model er imidlertid i høj grad beskrivende: for eksempel forklarer den ikke, hvorfor der er så mange elementære partikler som vi observerer, hvorfor deres masser adskiller sig, hvor kommer mørkt stof fra osv. Desuden er CM ufuldstændigt fra eksperimentets synsvinkel ( hidtil er Higgs boson ikke fundet – en nøglepartikel i SM-hierarkiet) og fra teoripunktet (nogle værdier beregnet i SM-divergeringsrammen).

Der er også mange modeller "ud over" SM, den såkaldte New Physics (NF), der tilbyder andre måder at beskrive elementernes fysik på. Som regel antages yderligere partikler eller målinger inden for disse modeller.Sådanne teorier skal bekræftes af eksperiment – for eksempel ved at opdage nye partikler eller andre effekter, der ikke passer ind i SM-rammen. Derfor er enhver væsentlig afvigelse fra CM interessant og kræver omhyggelig undersøgelse.

På CDF-installationen ved Tevatron-acceleratoren ved Fermi Laboratory (USA) i første fase af eksperimentet, Run I, blev der således fundet en begivenhed, der er yderst sjælden inden for rammerne af SM (se publikationer i PRL og PRD). Denne begivenhed lignede den fælles fødsel af flere højenergipartikler – to fotoner ("f"), to elektroner ("e") og også den manglende tværgående energi ("APP"), der angiver fødslen af ​​en eller flere partikler, der undslap direkte detektion. En hændelse af denne type er forkortet som "2e + 2f + IPP". Inden for rammerne af SM er begivenheder som "2e + 2f + NPE" yderst sjældne. I de tilgængelige data er jeg forventet at køre 10-6 begivenheder. En sådan "superhændelse" kunne derfor have været forårsaget af fødslen og henfaldet af en eller flere nye partikler. Selvfølgelig kan alting ske en gang. Ikke desto mindre bør en sådan anomali underkastes en grundig kontrol.

Hvad nu hvis denne single "super-event" ikke kun er en sjælden gave fra en CM,og bevis for noget nyt? Hvad hvis andre sådanne begivenheder undslap detektion? Er det muligt at opdage delvist inddrevne hændelser af denne art? For eksempel, hvad skal man gøre, hvis et af nedbrydningsprodukterne (en elektron eller et foton) er fløjet forbi detektoren? I sådanne tilfælde vil der blive opdaget såkaldte "relaterede" hændelser.

Og i et af studierne af Run I blev relaterede begivenheder indeholdende mindst en lepton (elektron eller muon) og en højenergimonon analyseret (se publikationer i PRL og PRD). Hændelser af denne type blev også undersøgt for tilstedeværelsen af ​​yderligere højenergifaber – elektroner, muoner, fotoner, den manglende tværgående energi og hadroniske stråler. Det er nemt at se, at "2e + 2f + NPE" også er inkluderet i klassen af ​​sådanne begivenheder, men søgekategorierne er nu meget bredere.

Konstant søger efter nye ting: Henry Frisch (University of Chicago) og Andrei Loginov (først som kandidatstuderende på ITEP, derefter som forsker ved Yale University) gennemførte dette studie på Run II data i CDF (foto fra www.fnal.gov)

Således blev den ukendte natur af "super-begivenheden", der blev fundet i Run I, motivationen for den teknologisk komplekse "search by event type" -strategi.Ved brug af denne strategi er ikke bindende til nogen bestemt model NF. I stedet udføres en omhyggelig sammenligning af eksperimentelle data med forudsigelserne af SM for forskellige typer begivenheder. Ved hjælp af denne strategi blev der ikke fundet andre "superhændelser", men eksperimentets divergens og SM forudsigelserne på niveauet af 2,7 standardafvigelser (hvilket svarer til en sandsynlighed for 0,7%) for en af ​​de studerede hændelseskategorier blev noteret. Disse er begivenheder med en lepton ("l"), en foton ("f") og den manglende tværgående energi (LES), det vil sige "l + f + LEP".

Resultatet for begivenheder som "l + f + NPE" og enkeltbegivenheden "2e + 2f + NPE" vækkede stor interesse og førte til den aktive udvikling af NF-modeller. Datasættet på Run I-scenen sluttede i 1996. Det tog flere år at foretage en detaljeret analyse af de indsamlede statistikker. Begge teoretikere og eksperimenter ventede ivrigt på den nye fase i eksperimentet i Fermi Laboratoriet.

En ny fase af eksperimentet, Run II, blev lanceret i 2001. For at studere endnu mindre afstande blev kollisionsenergien øget. Desuden er den eksperimentelle CDF-opsætning blevet forbedret til mere detaljerede målinger.Hidtil har forskningen modtaget en størrelsesorden flere data end Run I. Det er på tide at se igen på begivenheder med leptoner og høje energifotoner. For at søge efter sådanne begivenheder blev de samme udvælgelseskriterier brugt som før – for at kontrollere de tidligere konstaterede uoverensstemmelser samt at foretage en søgning efter andre "super events".

Fordelingen i Run II data af begivenheder indeholdende lepton, foton og manglende tværgående energi (en af ​​de mange analyserede kategorier). De nye data afsluttede uoverensstemmelsesspørgsmålet i Run I.-dataene (Fig. Fra www-cdf.fnal.gov)

Som et resultat af en grundig analyse blev 163 hændelser af typen "l + f + NPE" (det vil sige indeholdende en lepton, en foton og den manglende tværgående energi) påvist, hvilket er i overensstemmelse med forventningen om 150,6 ± 13,0 hændelser inden for SM (se f.eks. til offentliggørelse i PRD). Desværre bekræfter de nye data ikke uoverensstemmelsen i Run I. Der er ikke fundet nogen nye "super events" hidtil.

Ikke desto mindre blev der fundet 3 begivenheder af typen "2n + f + NPE" (det vil sige med to leptoner, en foton og den manglende tværgående energi) – mens man venter på en 0,6 ± 0,1 hændelse (hvilket svarer til sandsynlighed 2 , 4%).Som det ofte sker, opstår der et andet spørgsmål, når man besvarer et spørgsmål.

Et andet kapitel i denne saga er blevet tilføjet, men mange andre er endnu ikke skrevet, da data indsamles i Run II. I 2009 forventes flere gange flere data, men for tiden forbliver standardmodellen gældende. Kun ny forskning og / eller nye data vil kunne besvare spørgsmålet om verdensstrukturen omkring os.

Du kan få bekendtskab med dette arbejde i detaljer på hjemmesiden dedikeret til forskningen.

Ifølge publikationen Fermilab Today og ITEP SSC RF (Moskva).

Andrey Loginov, ITEP og Yale University


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: