Trouver le quark de base supersymétrique (et ses amis)


Trouver le quark de base supersymétrique (et ses amis)

Nouvelles limites d’exclusion pour le sol scalaire et la masse lourde de neutralino. Les hypothèses qui ont été faites sur le processus de décomposition scalaire-sol spécifique et la hiérarchie des masses sont données en dehors du cadre de la figure. Les valeurs limites d’une précédente recherche ATLAS sont également affichées en gris. Crédit photo: Collaboration ATLAS / CERN

En ce qui concerne les quarks, ceux de la troisième (haut et bas) sont certainement les plus intrigants et fascinants. Métaphoriquement, nous qualifierions leur vie sociale d’assez éloignée car ils ne se mélangent pas beaucoup avec leurs parents de première et de deuxième génération. En tant que vrais aristocrates du monde de la physique des particules, cependant, ils bénéficient d’interactions privilégiées et intenses avec le champ de Higgs; C’est l’intensité de cette interaction qui détermine en fin de compte des choses comme la stabilité quantique de notre univers. Leur vie sociale peut également avoir un côté sombre car ils pourraient être impliqués dans des interactions avec la noire.

Ce statut particulier des quarks de troisième génération en fait des acteurs clés dans la recherche de phénomènes non prévus dans le modèle standard. Un nouveau résultat de la collaboration ATLAS au CERN se concentre sur des modèles de nouveaux phénomènes qui prédisent une amélioration du rendement des événements de collision avec les quarks du sol et les particules invisibles. Une deuxième nouvelle recherche ATLAS prend en compte la présence éventuelle de leptons tau ajoutés. Pris ensemble, ces résultats imposent des contraintes sévères à la production de partenaires des quarks b et d’éventuelles particules de matière noire.

A la recherche du sol super symétrique …

Le partenaire du quark inférieur (le plancher scalaire) est l’une des nouvelles particules les plus recherchées au Grand collisionneur de hadrons (LHC). Lors de la première manche du LHC (2010-2013), les physiciens ont pu limiter considérablement la masse du sol scalaire dans modes de décomposition les plus naturels. Ces limitations n’ont fait qu’empirer lorsque les scientifiques ont examiné les données de la deuxième phase (2015-2018). Les derniers résultats de la collaboration ATLAS vont encore plus loin: les physiciens ont non seulement examiné l’ensemble des collisions de la phase 2, mais ont également utilisé de nouvelles techniques pour obtenir des modes de désintégration scalaire-sol moins courants et des hiérarchies de masse plus difficiles.

Le premier nouveau résultat d’ATLAS se concentre sur les désintégrations au niveau du plancher scalaire, qui ne sont pas souvent étudiées, à savoir la désintégration en quarks B, bosons de Higgs et particules candidates pour la matière noire. En plus d’une étude ATLAS antérieure (voir figure), le nouveau résultat recherche une paire de leptons tau formés lors de la désintégration du boson de Higgs. Identifier – ou plutôt incorrectement identifier – ces leptons tau était l’un des aspects les plus difficiles de cette étude. Pour surmonter cela, les physiciens d’ATLAS ont développé une technique spéciale d’estimation de fond basée sur la définition d’un ensemble soigneusement conçu d’échantillons de contrôle. Cela leur a donné une estimation précise de la composante de fond difficile résultant de mauvaises identifications des leptons tau.

Dans une deuxième nouvelle étude sur les quarks scalaires-sol, les chercheurs d’ATLAS se sont concentrés sur la désintégration d’un sol scalaire apparié en un quark B et un candidat pour une particule de matière noire, résultant en deux jets B et une impulsion transversale manquante dans le quark a abouti à l’état final. Ils ont porté une attention particulière aux «scénarios compressés» où la masse du plancher scalaire et celle du candidat à la matière noire sont similaires. Dans ces cas, les quarks b émis lors de la désintégration du plancher scalaire ont une impulsion très faible, ce qui les rend difficiles à identifier.

Pour la première fois dans ATLAS, les physiciens ont mis en œuvre des techniques d’apprentissage automatique et des algorithmes de reconstruction spéciaux pour reconstruire la désintégration du hadron inférieur décalé indépendamment de la présence d’un rayon. Associées à la luminosité intégrée accrue du LHC, ces techniques ont contribué à porter la sensibilité de l’expérience ATLAS à un niveau sans précédent.

… et ses

L’une des choses qui rendent ces états finaux si intéressants est qu’ils sont également communs à d’autres phénomènes nouveaux tels que les leptoquarcs. Ce sont des particules hypothétiques dont la désintégration violerait la conservation des nombres de leptons et de baryons, ce qui pourrait expliquer le déséquilibre observé entre la matière et l’antimatière dans notre univers. Une certaine famille de leptoquarks peut au moins partiellement se désintégrer dans un quark B et un neutrino et produire à nouveau un état final avec deux jets B et un moment transversal manquant. Des modèles plus génériques de matière noire, dans lesquels des jets B sont générés en conjonction avec les particules de matière noire candidates, donneraient également le même état final. Le nouveau résultat d’ATLAS fixe également des limites concurrentielles pour ces scénarios – une contribution essentielle à la recherche de matière noire ou de leptoquarks.

Pour terminer

L’étude du secteur des quarks de troisième génération – à la fois en termes de mesures de précision et en termes de recherche de nouveaux phénomènes associés – découle de la longue liste de triomphes du LHC. Jusqu’à présent, cette connaissance montre que la troisième génération se comporte comme prévu par le modèle standard. Seuls un examen et une enquête plus approfondis permettront de révéler de nouvelles réponses aux grandes questions de la troisième génération.


Les chercheurs ont fixé de nouvelles limites pour la masse des leptoquarcs


Plus d’information:
Utilisez le détecteur ATLAS (arXiv: 2103.08189) pour rechercher la production de paires de squark bas dans des événements de collision proton-proton à 13 TeV avec des τ-leptons en décroissance hadronique, des b-jets et un manque d’élan transverse: arxiv.org/abs/ 2103.08189

Recherche de nouveaux phénomènes dans les états finaux avec jets B et impulsion transversale manquante dans les collisions proton-proton de 13 TeV avec le détecteur ATLAS (arXiv: 2101.12527): arxiv.org/abs/2101.12527

Fourni par ATLAS Experiment

Citation: La recherche du quark de supersymétrique (et de ses amis) (2021, 5 mai) a été récupérée sur https://phys.org/news/2021-05-supersymmetric-bottom-quark-friends.html le 6 mai 2021

Ce document est soumis au droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif uniquement.

Laisser un commentaire