ЦЕРН

Живот и прикљученија једног детектора

Само неколико месеци након што је LHC поново пуштен у рад, научници представили нова открића најпопуларније лабораторије на планети

Текст: Ивана Хорват

Након двогодишњег ремонта, Велики хадронски сударач (LHC) кренуо је у априлу ове године са радом моћнији него икада. На недавно завршеној конференцији European Physical Society High Energy Physics, одржаној у Бечу, научници окупљени око експеримента CMS (Compact Muon Solenoid) презентовали су серију нових резултата.

Најновији резултати укључују прве анализе експерименталних података сакупљених у другој фази рада LHC-a од јуна 2015. године на енергијама од 13 TeV. Такође су представљени и резултати нових анализа података из прве фазе сакупљени на нижим енергијама од 7 TeV и 8 TeV током 2011. и 2012. године.

Детектор CMS један је од два експеримента на  LHC-у у CERN-у. Ова џиновска направа има за циљ да дође до нових открића у физици, која би уједно довела до стварања неке нове физике. Детектор је дизајниран тако да региструје широк спектар честица и феномена који настају при сударима снопова протона и тешких јона на високим енергијама. Међутим, ова моћна машина помоћи ће нам да сазнамо одговор на једно још ексклузивније питање: „Од чега је сачињен универзум и које силе делују унутар њега?“  

Истовремено, овај детектор омогућава најпрецизнија мерења својстава већ познатих честица, као и изучавања потпуно нових, непредвиђених феномена. Оваква истраживања не само да доприносе бољем разумевању свемира, већ доводе до стварања нових технологија које могу да промене свет у коме живимо.

За конструкцију и вођење овог џиновског детектора било је потребно 16 година рада, 2900 физичара и преко 1000 инжењера са 182 научна института из 42 државе света.

Фабрика хадрона

Најзначајнији први резултат CMS-а на енергији 13 TeV представља реконструкцију путања наелектрисаних честица хадрона, насталих у сударима два снопа протона. Ова анализа обично се спроводи  на почетку рада хадронских сударача у новом режиму енергија.

Протони су сложене честице састављене од кваркова и глуона. При судару два протона на овако високим енергијама долази до интеракција њихових градивних елемената. Сваки судар протона производи ерупцију наелектрисаних хадрона, као што су пиони (π) и каони (К) који се разлећу у свим правцима.

Број ових честица зависи од енергије судара: што је већа енергија, и њихов број је већи. Зато је врло важно да се прецизно одреди број наелектрисаних хадрона који се ствара на новој енергији судара, како би се одредила и прецизност теоријских модела коришћених при сумулацијама.

За реконструкцију догађаја на лицу места научници су користили такозвани Трекер. При искљученом магнетском пољу, забележено је неколико стотина хиљада судара. Резултати мерења у експерименту CMS су у сагласности са теоријским моделима, а очекује се да нас доведу корак ближе новој физици на рекордној енергији од 13 TeV.

Рекордне енергије, рекордна мерења

Важна провера перформанси детектора CMS на енергији од 13 TeV лежи у његовој способности да региструје познате честице, од омега мезона до Z бозона. Честице у овом спектру су иначе откривене у периоду од неколико десетина година, док је детектору CMS било довољно само пар недеља да их одједном региструје на енергији од 13 TeV.

Спроведена су детаљнија изучавања неколико процеса на енергији 13 TeV. Најзначајнији детаљ ових изучавања представља прво опажање спектра два џета честица до енергијa 5 TeV чиме се потврђује способност и спремност детектора CMS за потенцијална открића у домену нове физике на овим рекордним енергијама. Џетови представљају специфичне хадронске структуре сачињене од кваркова и глуона на основу којих се идентификује присуство кваркова, а који иначе не могу да се детектују као самосталне честице.

Сумирање резултата

Експеримент CMS наставља са анализом експерименталних података из прве фазе рада акцелератора који су сакупљени на енергијама 7 и 8 TeV. На недавно завршеној конференцији у Бечу презентовано је више од 30 нових резултата.

Кваркови су елементарне честице које сачињавају протоне, неутроне и све остале сложене честице, тј. хадроне. Има их шест врста и долазе у паровима: up-down, top-bottom, charme-strange.

Иако је откривен пре двадесет година, top (t) кварк и даље игра значајну улогу у мерењима и потрагама за новом физиком. Нови резултати експеримента CMS повезаних са оваим кварком укључују брзину продукције пара top-antitop у анализираном узорку хадрона и мерење процеса са top-antitop i bottom-antibottom паровима.

Поред ових процеса, наставља се потрага за индикацијама нове физике, а међу којима значајно место заузима најновије изучавање процеса: t→cH, где се Хигс бозон трансформише у фотоне (TOP-14-019). Кад је реч о Хигс сектору, у међувремену су спроведене три врсте претрага Хигс бозона изван Стандардног модела и та изучавања су се односила на канал распада Хигс бозона који у финалном стању садржи тау лептоне. С друге стране, анализе спроведене у сектору суперсиметрије укључиле су потрагу за кандидатима тамне материје, као и за другим суперсиметричним честицама.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs