Bashkëpunimi CMS në CERN prezanton kërkimin e tij të fundit për ‘fotonet e errëta’

Eksperimenti CMS ka paraqitur kërkimin e tij të parë për fizikë të re duke përdorur të dhëna nga Run 3 i Large Hadron Collider. Studimi i ri shikon mundësinë e prodhimit të “fotonit të errët” në zbërthimin e bozoneve Higgs në detektor.

Fotonet e errëta janë grimca ekzotike jetëgjatë: “jetëgjatë” sepse ato kanë një jetëgjatësi mesatare prej më shumë se një të dhjetën e një miliarda të sekondës – një jetë shumë e gjatë për sa i përket grimcave të prodhuara në LHC – dhe “ekzotike” sepse ato nuk janë pjesë e Modelit Standard të fizikës së grimcave.

Modeli Standard është teoria kryesore e blloqeve themelore të ndërtimit të Universit, por shumë pyetje të fizikës mbeten pa përgjigje, dhe kështu kërkimet për fenomene përtej Modelit Standard vazhdojnë. Rezultati i ri i CMS përcakton kufij më të kufizuar në parametrat e zbërthimit të bozoneve të Higgs-it në fotone të errëta, duke ngushtuar më tej zonën në të cilën fizikantët mund t’i kërkojnë ato.

Në teori, fotonet e errëta do të udhëtonin një distancë të matshme në detektorin CMS përpara se të zbërthehen në ” muone të zhvendosur “. Nëse shkencëtarët do të gjurmonin përsëri gjurmët e këtyre muoneve, ata do të zbulonin se ato nuk arrijnë deri në pikën e përplasjes, sepse gjurmët vijnë nga një grimcë që tashmë është larguar në një distancë, pa asnjë gjurmë.

Ekzekutimi 3 i LHC filloi në korrik 2022 dhe ka një ndriçim më të lartë të menjëhershëm sesa ekzekutimet e mëparshme të LHC, që do të thotë se ka më shumë përplasje që ndodhin në çdo moment që studiuesit të analizojnë. LHC prodhon dhjetëra miliona përplasje çdo sekondë, por vetëm disa mijëra prej tyre mund të ruhen, pasi regjistrimi i çdo përplasjeje do të konsumonte shpejt të gjithë hapësirën e disponueshme të të dhënave.

Kjo është arsyeja pse CMS është e pajisur me një algoritëm të përzgjedhjes së të dhënave në kohë reale të quajtur trigger, i cili vendos nëse një përplasje e caktuar është apo jo interesante. Prandaj, nuk është vetëm një vëllim më i lartë i të dhënave që mund të ndihmojë në zbulimin e provave të fotonit të errët , por edhe mënyra në të cilën sistemi i shkasit është rregulluar mirë për të kërkuar fenomene specifike.

“Ne kemi përmirësuar me të vërtetë aftësinë tonë për të nxitur në muonët e zhvendosur,” thotë Juliette Alimena nga eksperimenti CMS. “Kjo na lejon të mbledhim shumë më tepër ngjarje se më parë me muone që janë zhvendosur nga pika e përplasjes nga distancat nga disa qindra mikrometra në disa metra. Falë këtyre përmirësimeve, nëse ekzistojnë fotone të errëta, CMS tani ka shumë më shumë gjasa t’i gjejë ato. .”

Sistemi i aktivizimit të CMS ka qenë vendimtar për këtë kërkim, dhe u rafinua veçanërisht midis hapave 2 dhe 3 për të kërkuar grimca ekzotike jetëgjatë. Si rezultat, bashkëpunimi ka qenë në gjendje të përdorë LHC-në në mënyrë më efikase, duke marrë një rezultat të fortë duke përdorur vetëm një të tretën e sasisë së të dhënave si kërkimet e mëparshme.

Për ta bërë këtë, ekipi CMS rafinoi sistemin e shkrepjes duke shtuar një algoritëm të ri të quajtur një algoritëm muon jo-pikësues. Ky përmirësim nënkuptonte se edhe me vetëm katër deri në pesë muaj të dhëna nga Ekzekutimi 3 në 2022, u regjistruan më shumë ngjarje të zhvendosura muon se sa në grupin e të dhënave shumë më të madhe 2016–2018 Run 2. Mbulimi i ri i nxitësve rrit në masë të madhe diapazonin e momentit të muonëve që merren, duke i lejuar ekipit të eksplorojë rajone të reja ku mund të fshihen grimcat jetëgjata.

Ekipi CMS do të vazhdojë të përdorë teknikat më të fuqishme për të analizuar të gjitha të dhënat e marra në vitet e mbetura të operacioneve të Run 3, me synimin për të eksploruar më tej fizikën përtej Modelit Standard.