Σωματίδιο higgs, πως να το ανακαλύψουμε και απαιτήσεις ανιχνευτών

Σωματίδιο higgs, πως να το ανακαλύψουμε και απαιτήσεις ανιχνευτών ΕΡΓΑΣΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ ΙΙ TAΤΑΛΑΣ ΠΕΤΡΟΣ 11968

Περιεχόμενα • Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) • Αναγκαιότητα μηχανισμού Higgs • Μηχανισμός Higgs • Παραγωγή σωματιδίου Higgs • Διασπάσεις σωματιδίου Higgs • Πειραματικά αποτελέσματα απο LEP-TEATRON • Ανίχνευση σωματιδίου Higgs στο LHC

Καθιερωμένο Πρότυπο

Αναγκαιότητα του μηχανισμού Higgs Η Lagrangian ενός συστήματοςπαραμένει αναλλοίωτη κάτω από τοπικούς μετασχηματισμούς βαθμίδας μόνο αν τα σωματίδια που περιγράφει είναι άμαζα Επιπλέον οι διαδότες της αλληλεπίδρασης πρέπει να έχουν m=0 Πειραματικά: m ≠ 0 mw~80 GeV mz~90 GeV

Μηχανισμός Higgs Tην λύση στο πρόβλημα ήρθε να δώσει ο Peter Higgs το 1964 προτείνοντας μία νέα θεωρία. • Το κενό είναι γεμάτο από το πεδίο Higgs • Τα σωματίδια αλληλεπιδρώντας με το Higgs αποκτούν μάζα • Οσο πιο πολύ αλληλεπιδρούν τόσο μεγαλύτερη μάζα αποκτούν • Βαρύ σωματίδιο μικρός χρόνος ημιζωής

Παραγωγή σωματιδίου Higgs • Μηχανισμοί παραγωγής από τις συγκρούσεις p-p

Διασπάσεις σωματιδίου Higgs

Κριτήρια αποδοχής σήματος 2 λεπτόνια με 2 λεπτόνια με

Κριτήρια επιλογής 1)Ηλεκτρόνιο με ή μιόνιο με 2) 2 b-jets με

Πειραματικά αποτελέσματα απο LEP-TEVATRON Εξομoίωση για προσδιορισμό ευαισθησίας πειραματικών διατάξεων για εύρεση Higgs

Χαρακτηριστικά που πρέπει να έχει ο ανιχνευτής • Η → γγ καλό ΗΜ καλορίμετρο • Η → ΖΖ (e+e-,μ+μ-) καλό ΗΜ καλορίμετρο και καλο μυονικό ανιχνευτή • Η → WW (qqbar,eνe- ) καλό αδρονικό καλορόμετρο για jets απο qqbar, καλό ΗΜ καλορίμετρο ή μυονικό ανιχνευτή & καλό αδρονικό ανιχνευτή • Η → bbbar καλό ανιχνευτή ιχνηλασίας για να προσδιοριστεί ακριβώς η αρχή του jet.

Ανίχνευση Higgs μέσω διάσπασης σε 4 λεπτόνια

Ανίχνευση Higgs μέσω διάσπασης σε μιόνιο μιονικό νετρίνο και 2 b-jets

p pbar→ttbar (tbar→wb(w→ev bjet)) t→wb (w→qqbar 3 jets)

Ανίχνευση σωματιδίου Higgs στο LHC Ο μηχανισμός Higgs αναμένεται να ελεγχθεί πειραματικά στο LHC Ο επιταχυντής LHC στο CERN και κάποιοι από τους ανιχνευτές

Τα πειράματα που θα ερευνήσουν την ύπαρξη του Higgs είναι το ATLAS & το CMS

LHC:κυκλικός αδρονικός επιταχυντής σωματιδίων περιφέρειας 27Km και διαμέτρου 3.8m • 1232 υπεραγώγιμοι διπολικοί μαγνήτες παράγουν μαγνητικό πεδίο 8.36 T • Ec.m.= 14 TeV • ~250 τρισεκατομύρια πρωτόνια (~2500 ομάδες των 1011 ) • Εσωτερικο του επιταχυντή απ'τα πιο άδεια και κρύα (1.9 Κ = -271.1C)μέρητουσύμπαντος κενό και θερμοκρασίες μέσα στους σωλήνες τουεπιταχυντή καλύτερα απ'του γαλαξιακού μεσοαστρικού χώρου! • Ανιχνευτές μπορούν να μετρήσουν ένα δισεκατομύριο συγκρούσεις πρωτονίων το δευτερόλεπτο • Διαλέγουν τις “καλύτερες” 100-200 ανά δεπτερόλεπτο και να τις καταγράφουν με διακριτική ικανότητα φωτοφραφικής μηχανής των 100 Μεγα pixelς.

Βιβλιογραφία • http://tevewwg.fnal.gov/ • http://kordas.web.cern.ch/kordas/Teaching/ • http://www-cdf.fnal.gov/physics • http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ • www.physics4u.gr • www.public.web.cern.ch • www.atlas.ch

Σωματίδιο higgs, πως να το ανακαλύψουμε και απαιτήσεις ανιχνευτών