Kolejny fragment nowej fizyki

Ze względu na wyjątkowo dużą masę kwark prawdziwy doskonale nadaje się do badania mechanizmu tworzenia masy i odgrywa szczególną rolę w wielu scenariuszach nowej fizyki. W LHC kwarki prawdziwe są głównie wytwarzane w parach z kwarkami antyprawdziwymi w ilościach wynoszących miliony na rok. Obszerne statystyki pozwalają na obliczanie tempa produkcji, jak i rozpadu z dużą dokładnością.

Aby można było wykryć sygnały nowej fizyki, te bardzo precyzyjne pomiary trzeba dopasować do równie dokładnych przewidywań teoretycznych. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu TOPPHYSICS (Precision physics and discovery at hadron colliders with heavy quarks) zajęli się technikami umożliwiającymi uzyskanie odpowiedniej dokładności teoretycznej z poprawkami chromodynamiki do NNLO.

W teorii perturbacji mierzalne obserwowalne wyrażane są w szeregach postępowych stałych sprzężenia. Jeżeli dokładność tego szeregu zostanie zachowana, odpowiednie przewidywania teoretyczne są wysoce niedokładne i uzyskujemy wyłącznie jakościowy opis procesu. Po zastosowaniu rzędu rachunku zaburzeń NLO można uzyskać przewidywania wiarygodne jakościowo. Ponieważ LHC zwiększył poziom dokładności, fizycy muszą uwzględnić rolę NNLO. Obliczenia NNLO rodzą szereg problemów technicznych. Dotyczą one oceny skomplikowanych całek w pętli. Całki te posiadają nietrywialną strukturę analityczną, do której uczestnicy projektu TOPPHYSICS zastosowali nowe ramy matematyczne.

Część projektu TOPPHYSICS poświęcona była analizie NLO zjawisk nowej fizyki w parze kwarków prawdziwych i antyprawdziwych oraz produkcji pojedynczych kwarków prawdziwych w LHC. Opracowano generator zdarzeń Monte Carlo do zastosowania w poszukiwaniach nowej fizyki w LHC.

Po 27 miesiącach przerwy LHC rozpoczął długo oczekiwaną drugą rundę prac w 2015 r. Dzięki omawianemu projektowi fizycy zyskali narzędzia umożliwiające poszukiwanie elementów nowej fizyki, wykraczającej poza model standardowy.