Poszukiwania nowej fizyki

Od odkrycia bozonu Higgsa w 2012 r. prowadzone są prace nad pełnym opisem cząstki, która — zgodnie z przekonaniem naukowców — przekazuje masę innym cząstkom elementarnym. Możliwe, że istnieją dodatkowe bozony Higgsa, które przekazują część masy cząstkom. Na podstawie cennych pomiarów uzyskanych w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), znajdującym się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych (CERN) w Szwajcarii, fizycy z UE usiłowali potwierdzić lub odrzucić tę hipotezę. Projekt "Tools for the Large Hadron Collider - From Lagrangian to the experimental analysis" (LHC-TOOLS-PHYS) zrzeszył fizyków eksperymentalnych i teoretycznych, by przystąpili do badań nad dwubiegunowym modelem Higgsa. Opracowali nowy kod programowy do analizy swoistych scenariuszy, które mogą być proponowane przez eksperymenty w LHC. Narzędzie SCANNERS pomaga rozróżnić między odmiennymi wzorcami naruszenia symetrii.

Model standardowy wymaga nośników siły elektrosłabej, by mieć jednakową — symetryczną — masę zerową, co umożliwia unifikację elektromagnetycznych i słabych sił jądrowych. Choć teoria wyjaśnia naruszenia symetrii elektrosłabej cząsteczką skalarną, bozonem Higgsa, nie jest w stanie wyjaśnić mierzonej asymetrii barionów we wszechświecie ani istnienia ciemnej materii.

W tym kontekście zespół projektu LHC-TOOLS-PHYS zbadał rozszerzenia sektora skalarnego modelu standardowego. Te minimalne rozszerzenia dostarczyły bogatej fenomenologii fizyki cząstek o charakterystycznych sygnaturach, które można przetestować w LHC. Jeśli istnieje drugi, a nawet trzeci bozon Higgsa, LHC może zdołać je wygenerować, gdy zacznie działać przy wyższych energiach w 2015 r.

W kwarku t zespół projektu LHC-TOOLS-PHYS odkrył doskonały próbnik mechanizmu generacji masy. Jest to prawdopodobnie także preferowany kanał rozpadu nowych cząstek ciężkich. Każdego roku w LHC produkowana jest potężna liczba kwarków t. Zaproponowano, by METOP, generator zdarzeń znajdujący się w Monte Carlo, wyprowadził prognozy dotyczące modelu standardowego i porównał je z danymi eksperymentalnymi.

Oba narzędzia programowe i hipotezy badane w projekcie LHC-TOOLS-PHYS zostały udostępnione społeczności naukowej. W szczególności METOP przyjęto jako oficjalny generator zdarzeń w ramach współpracy "A Toroidal LHC Apparatus" (ATLAS). Oczekuje się, że wniesie to wkład w analizę nowych danych uzyskanych z kolejnego przebiegu LHC przy wyższych energiach i potwierdzi rozszerzenie modelu standardowego, tworząc potężniejszą teorię.