Odkrywanie ciemnych fotonów w Wielkim Zderzaczu Hadronów

Kategorie: 

Źródło: innemedium

Eksperyment CMS w Europejskim Centrum Badań Jądrowych (CERN) przeprowadził pierwsze poszukiwania nowej fizyki, korzystając z danych z trzeciej rundy działania Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Badania te koncentrowały się na możliwości produkcji ciemnych fotonów w procesie rozpadu bozonów Higgsa w detektorze.

 

Ciemne fotony to egzotyczne, długowieczne cząstki, które nie są częścią Standardowego Modelu fizyki cząstek. Standardowy Model jest wiodącą teorią opisującą podstawowe składniki Wszechświata, ale wiele pytań fizycznych pozostaje bez odpowiedzi. W związku z tym, kontynuowane są poszukiwania zjawisk wykraczających poza Standardowy Model.

 

Teoretycznie, ciemne fotony mogłyby przemieszczać się na mierzalną odległość w detektorze CMS, zanim uległyby rozpadowi na „przesunięte muony”. Śledząc tory tych muonów, naukowcy mogliby stwierdzić, że nie docierają one bezpośrednio do punktu kolizji, co wskazywałoby na istnienie cząstki, która już przemieściła się na pewną odległość.

 

Trzecia runda LHC, rozpoczęta w lipcu 2022 roku, charakteryzowała się wyższą natychmiastową jasnością niż poprzednie rundy, co oznacza więcej kolizji do analizy przez badaczy. LHC generuje dziesiątki milionów kolizji na sekundę, ale tylko kilka tysięcy z nich może zostać zapisanych, ponieważ rejestracja każdej kolizji szybko wyczerpałaby dostępną przestrzeń na dane.

 

CMS wyposażony jest w algorytm selekcji danych w czasie rzeczywistym, zwanym „wyzwalaczem”, który decyduje, czy dana kolizja jest interesująca. To nie tylko większa objętość danych może pomóc w ujawnieniu dowodów na istnienie ciemnego fotonu, ale także sposób, w jaki system wyzwalacza jest dostrojony do poszukiwania konkretnych zjawisk.

 

Juliette Alimena z eksperymentu CMS stwierdziła, że znacząco poprawiono zdolność wyzwalacza do rejestrowania przesuniętych muonów. Dzięki temu można zbierać znacznie więcej zdarzeń z muonami przesuniętymi od punktu kolizji na odległości od kilkuset mikrometrów do kilku metrów. Te ulepszenia zwiększają szansę na odnalezienie ciemnych fotonów przez CMS.

 

System wyzwalacza CMS był kluczowy w tych poszukiwaniach i został szczególnie udoskonalony między drugą a trzecią rundą, aby szukać egzotycznych, długowiecznych cząstek. W rezultacie, współpraca pozwoliła na bardziej efektywne wykorzystanie LHC, uzyskując silny wynik, używając tylko jednej trzeciej ilości danych w porównaniu z poprzednimi poszukiwaniami.

 

Drużyna CMS udoskonaliła system wyzwalacza, dodając nowy algorytm wykrywający nieukierunkowane muony, co pozwoliło na zarejestrowanie więcej zdarzeń z przesuniętymi muonami w ciągu zaledwie czterech do pięciu miesięcy danych z trzeciej rundy w 2022 roku niż w znacznie większym zestawie danych z rundy drugiej w latach 2016–2018. Nowy zakres działania wyzwalaczy znacznie zwiększa zakres pędu wykrywanych muonów, umożliwiając zespołowi eksplorację nowych regionów, w których mogą ukrywać się długowieczne cząstki.

 

Zespół CMS będzie kontynuować używanie najpotężniejszych technik do analizy wszystkich danych zebranych w pozostałych latach trzeciej rundy działalności, z zamiarem dalszego badania fizyki wykraczającej poza Standardowy Model.

Ocena: 

5
Średnio: 5 (1 vote)
loading...

Skomentuj