Higgs bozonunun resmini iyileştirmek

Higgs bozonunun resmini iyileştirmek
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Şekil 1: CP ölçümünde kullanılan sinyal bölgesindeki iki jet arasındaki azimut açının ağırlıklı dağılımı. Sinyal ve arka plan verimleri uyumdan belirlenir. Veri-simülasyon oranları grafiğin altında gösterilir. Mavi histogram ölçülen sinyali temsil eder; gölgeli alanlar toplam belirsizliği göstermektedir. Kredi: ATLAS İşbirliği / CERN

1960’larda elektrozayıf bozonların kütlelerini (W ve Z bozonları) açıklamak için teorisyenler, kendiliğinden simetri kırılmasının bir mekanizmasını öne sürdüler. Bu matematiksel biçimcilik nispeten basit olsa da, temel taşı – Higgs bozonu – neredeyse 50 yıl boyunca fark edilmeden kaldı.

2012’deki keşfinden bu yana, CERN’nin Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) ATLAS ve CMS deneylerinin araştırmacıları, Higgs bozonunun özelliklerini yorulmadan araştırdılar. Kütlesinin 125 GeV civarında olduğunu ölçtüler – bu, hareketsiz haldeki protonun kütlesinin yaklaşık 130 katı – ve sıfır elektrik yüküne ve dönüşüne sahip olduğunu buldular.

Ayna görüntüsü

Araştırmacılar, Higgs bozonunun parite özelliklerini W bozonları (H → WW *), Z bozonları (H → ZZ *) ve foton çiftlerine (H → γγ) bozunmalarını ölçerek belirlemeye başladılar. Bu ölçümlerle, Higgs bozonunun şarj paritesine (CP) sahip olduğunu doğruladılar. Bu, Standart Model tarafından öngörüldüğü gibi, Higgs bozunun diğer parçacıklarla etkileşimlerinin CP aynasına “bakarken” değişmediği anlamına gelir.

Bu CP aynasındaki herhangi bir çarpıklık (veya “Higgs etkileşimlerindeki CP ihlali”), CP-garip karışım gibi, henüz keşfedilmemiş fenomenlerin varlığına işaret edeceğinden, LHC’deki fizikçiler Higgs-bozon birleşmelerinin güçlü yönlerini çok dikkatle inceliyorlar. dikkatli. Higgs 2020 konferansı için yayınlanan ATLAS İşbirliği’nin yeni bir sonucu, WW * bozulmalarını inceleyerek Higgs resmini zenginleştirmeyi amaçlıyor.

Yeni bir ATLAS çalışması, Higgs bozonu ve gluonlar (güçlü kuvvetin aracı parçacıkları) arasındaki etkili eşleşmenin CP doğasını inceliyor. Şimdiye kadar, iki parçacık jeti ile birlikte bir Higgs bozonunun gluon füzyonu ile indüklenen üretimi, özel bir analizde çalışılmamıştı. Bu üretim mekanizmasının incelenmesi, ATLAS ile ölçülen jetler arasındaki azimut açısında bir iz bırakarak, Higgs-bozon kinematiğini etkilediği için CP ihlali belirtilerini araştırmanın mükemmel bir yoludur.

Higgs bozonunun resmini iyileştirmek
Şekil 2: Polarizasyon ölçümünde kullanılan sinyal bölgesinde iki jet arasındaki azimut açısının ağırlıklı dağılımı. Sinyal ve arka plan verimleri uyumdan belirlenir. Veri-simülasyon oranları grafiğin altında gösterilir. Kırmızı histogram ölçülen sinyali temsil eder; gölgeli alanlar toplam belirsizliği gösteriyor Kredi: ATLAS İşbirliği / CERN

Polarizasyon filtresi

Yüksek enerjilerde, zayıf ve elektromanyetik kuvvetler birleşerek tek bir elektrozayıf kuvvet oluşturur. Yine de düşük enerjilerde, elektromanyetik dalgalar (ışık gibi) sonsuz bir mesafeye gidebilirken, zayıf etkileşimlerin sınırlı bir aralığı vardır. Bunun nedeni, fotonların (elektromanyetik kuvvetin taşıyıcıları) aksine, W ve Z bozonlarının büyük olmasıdır. Kitleleri, Higgs alanıyla olan etkileşimlerden kaynaklanır.

Diğer bir fark, elektromanyetik dalgaların enine olmasıdır; Elektromanyetik alandaki salınımlar yalnızca yayılmasına dik düzlemde meydana gelir. W ve Z bozonları ise Higgs alanı ile etkileşimlerinden dolayı hem boylamasına hem de enine polarizasyona sahiptir. Bu uzunlamasına kutuplaşmalar ile bozon kütleleri arasında, Standart Model tahminlerinin sınırlı kalmasını sağlayan ince bir etkileşim vardır.

Higgs bozonu temel bir skaler parçacık değilse ve bunun yerine yeni dinamiklerden kaynaklanan bir varlık değilse, farklı (daha karmaşık) bir mekanizma W ve Z bozonlarına kütle vermelidir. Böyle bir durumda, elektrozayıf bozonlarla ölçülen Higgs-bozon bağlaşmaları, tahmin edilen Standart Model değerlerinden sapabilir.

ATLAS İşbirliği, kutuplaşmaya bağlı Higgs-bozon bağlaşmalarının büyük elektro zayıf bozonlara ilişkin ilk çalışmasını yayınladı. Spesifik olarak, fizikçiler iki jetle birlikte vektör-bozon füzyonu yoluyla Higgs bozonlarının üretimini incelediler. Polarize bir filtrenin, polarize ışığı seçici olarak absorbe ederek bir deniz kenarında daha net bir resim çekmenize yardımcı olması gibi, bu yeni ATLAS çalışması, ayrı ayrı Higgs-bozon bağlantılarını boylamasına ve enine polarize elektro zayıf bozonlara incelemiştir. Ayrıca, Higgs-bozon bağlanmasının gluonlara bağlanması çalışmasına benzer şekilde, yeni bir mekanizmanın varlığı, ATLAS tarafından ölçülen jetlerin kinematiğini etkileyecektir.

Şu jetleri takip edin!

Bu analizlerin ana sorunu, incelenen Higgs-bozon olaylarının nadir olmasıdır. Yeni ATLAS sonucunda incelenen sinyal seçimleri için, gluon füzyonu yoluyla sadece yaklaşık 60 Higgs bozonu ve vektör-bozon füzyonu yoluyla sadece 30 Higgs bozonu gözlendi. Bu arada, arka plan olayları neredeyse yüz kat daha fazladır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için, her ikisi de yalnızca sayılan olayları analiz etmekle kalmıyor, aynı zamanda iki jet arasındaki azimut açının (proton ışınlarının yönüne çapraz açı) şekillerine de baktı. Bu jetler arasındaki korelasyon, Higgs-bozon üretiminin özelliklerinin çözülmesine yardımcı oldu.

Araştırmacılar, bu açının dağılımını küçük bir bağlantı kriterlerinden çok çeşitli birleştirme senaryolarına enterpolasyon yapmak ve tahmin etmek için parametre morphing tekniğini kullandılar. Jetler arasındaki azimut açısının takılı dağılımları Şekil 1 ve 2’de gösterilmektedir.

Şimdiye kadar, her iki dağılım da yeni fizik belirtisi göstermedi. Bir kez daha LHC verisi analiz edildiğinde (bu çalışmalar yalnızca 2015 ve 2016’da toplanan verileri içerir), ölçüm belirsizliğini temsil eden grafiklerdeki gölgeli alanlar azalmalıdır. Bu, Higgs bozonunun daha da keskin bir resmini sağlayacaktır.


ATLAS Deneyi, nadir bulunan Higgs bozonunun bir foton ve bir Z bozonuna dönüşmesini arıyor


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »