SLOBODA JE ODGOVORNOST

17/11/2022

SLOBODA JE ODGOVORNOST

MJERENJE POLARIZACIJE NOSITELJA SLABE SILE

U Standardnom modelu fizike čestica, Brout-Englert-Higgsov mehanizam daje masu elementarnim česticama. Dok fizičari provode izravne studije Higgsovog bozona kako bi testirali ovaj mehanizam, sonde drugih čestica koje imaju masu također mogu pružiti uvid. Na primjer, W i Z bozoni – nositelji slabe sile – dobivaju svoju masu od Higgsovog mehanizma. To utječe na njihovu polarizaciju, to jest na stupanj do kojeg je njihov kvantni spin usmjeren prema danom smjeru. W i Z bozoni imaju spin 1 i mogu biti longitudinalno polarizirani kao izravna posljedica njihove masivnosti—drugim riječima, njihov spin može biti orijentiran okomito na njihov smjer kretanja.

ATLAS kandidatski događaj za W i Z bozon proizveden istodobno s longitudinalnom polarizacijom. Foto: ATLAS/CERN

Istovremena proizvodnja dvaju W ili Z bozona (ili proizvodnja “dibozona”) omogućuje fizičarima proučavanje temeljnih interakcija između bozona. Ovi rijetki procesi tek trebaju biti u potpunosti ispitani u odnosu na predviđanja Standardnog modela, a proučavanje polarizacije proizvedenih bozona je način da se potencijalno otkriju novi učinci fizike. Iako se polarizacija W i Z bozona odvojeno proučava od ere Velikog elektron-pozitronskog (LEP) sudarača, prethodnika Velikog hadronskog sudarača (LHC), dva takva bozona proizvedena istovremeno s longitudinalnom polarizacijom nikada nisu opažena. S obiljem podataka prikupljenih tijekom druge runde LHC-a i inovativnim metodama analize, istraživači ATLAS-a sada mogu proučavati stanja polarizacije zglobova događaja proizvodnje dibozona.

U novoj studiji predstavljenoj na konferenciji ICHEP 2022, fizičari ATLAS-a prvi su put mogli promatrati događaje s W i Z bozonom koji su simultano uzdužno polarizirani. Kako bi postigli ovaj rezultat, istraživači su identificirali događaje koji sadrže i W bozon i Z bozon. Usredotočili su se na događaje u kojima se bozoni transformiraju ili “raspadaju” u čestice koje se nazivaju leptoni, budući da one ostavljaju najjasniji potpis u detektoru ATLAS. Polarizacija matičnih bozona u takvim WZ događajima očituje se u kutnim observablama koje imaju vrlo različite distribucije za različita stanja polarizacije.

Međutim, nisu sva od četiri moguća stanja polarizacije WZ zgloba — uzdužno-uzdužno, uzdužno-poprečno, poprečno-uzdužno i poprečno-poprečno — jednako vjerojatna. Najzanimljiviji događaji, s oba bozona koja pokazuju longitudinalnu polarizaciju, dobro su skriveni. Oni predstavljaju samo oko 7% svih WZ događaja, što iznosi samo 1200 od 17100 WZ događaja koje je proučavao ATLAS.

Kako bi prevladali glavne eksperimentalne izazove, istraživači su razvili namjenske algoritme strojnog učenja za izdvajanje frakcija četiri vrste događaja polarizacije zglobova s ​​relativnom nesigurnošću od najviše 20%. Otkrili su da predviđanja Standardnog modela za ove frakcije uvijek leže unutar područja razine pouzdanosti od 95,5% mjerenja, što znači da nema značajne napetosti s teorijom. Istraživači su također otkrili da je umnožak dviju frakcija longitudinalne polarizacije jednog bozona oko 50% ispod stvarne frakcije longitudinalne uzdužne zajedničke polarizacije. Ovo je izravna mjera uloge koju imaju korelacije između dva bozona i pokazuje da dvije polarizacije jednog bozona nisu neovisne.

Ovaj rezultat je fascinantan pogled na neke od najtemeljnijih struktura samog standardnog modela. A izvedivost mjerenja polarizacije zglobova pruža nove prilike za traženje novih fizičkih fenomena, ciljajući na specifičnije (i rjeđe) procese. Nadovezujući se na nove tehnike koje su ovdje razvijene, fizičari sada mogu predvidjeti još izazovnije zajedničko polarizacijsko mjerenje raspršenja dva uzdužno polarizirana bozona.

Izvor: PhysOrg

Prijašnja objava

OTKRIĆE ZNANSTVENIKA S RUĐERA; događaji koji prethode raku

Slijedeća objava

PLANOVI ZA EUROPSKO ISTRAŽIVANJE SVEMIRA

Možda će Vas interesirati i ovo:

10 GODINA OD OTKRIĆA HIGGSOVOG BOZONA

4. srpnja 2022. ATLAS kolaboracija u CERN-u objavila je svoj najopsežniji pregled Higgsovog bozona. Novi rad, objavljen u časopisu Nature, dolazi točno deset godina nakon što je ATLAS objavio otkriće Higgsovog bozona. Povodom proslave ove obljetnice, u CERN-u je […]

NAJNOVIJA TEHNOLOGIJA DEBLJINE DVA ATOMA

Istraživači sa sveučilišta u Tel Avivu konstruirali su najsitniju tehnologiju na svijetu, s debljinom od samo dva atoma. Prema istraživačima, nova tehnologija predlaže način za pohranu električnih informacija u najtanjoj jedinici poznatoj u znanosti, u jednom […]