CMS presenta una amplia gama de resultados de la conferencia anual de invierno, Rencontres de Moriond . La primera semana de Moriond - 3-8 de marzo - se dedica principalmente a la electrodébil (EW) estudios. Entre los resultados de la CMS son estudios adicionales de la recientemente descubierta candidato del bosón de Higgs, la búsqueda de una nueva física más allá del Modelo Estándar y precisión de las mediciones de las propiedades del quark top. A continuación se presentan breves reflejos de algunos de los muchos análisis excelentes que se mostrarán en la conferencia.
Higgs se desintegra en pares de bosones Z, los bosones W o leptones τ (tau)
En julio de 2012, CMS y ATLAS anunció el descubrimiento de una nueva partícula consistente con las predicciones del Modelo Estándar (SM) bosón de Higgs. Sin embargo, con el fin de confirmar si la partícula es de hecho el esperado bosón Higgs requiere una comprensión más completa de sus propiedades. Los siguientes resultados se tendrán en cuenta todos alrededor de 5 fb -1 y 20 fb -1 (inverso femtobarn [1] ) de los datos de colisiones protón-grabadas por CMS en energías centro de masa de 7 y 8 TeV [2] , respectivamente.
Decae en dos bosones Z: HIG-13-002
El estudio de la desintegración del bosón de nuevo en dos partículas Z es crucial para la determinación de dos de sus números cuánticos, giro yparidad , el Modelo Estándar predice que el bosón de Higgs debería tener espín cero y paridad positiva (representado como 0 + ). CMS ha publicado recientemente un estudio que muestra que los datos eran consistentes con el 0 + 0 y excluidos - en un nivel de confianza del 97% ( Phys. Rev. Lett 110, 081803 (2013).. ). Los datos recogidos por CMS ahora se han utilizado para demostrar que el bosón de spin-paridad es aún menos coherente con 0 - (excluidos con mayor que 99,8% de confianza) y no es también consistente con 2 + (excluidos con mayor que 98,5% o 99,9 % de confianza para el más simple 2 + modelo con los modos de producción mediante gluones o quarks respectivamente), 1 + o 1 - (cada uno de los cuales se excluye con seguridad mayor que 99,9% para exóticos 1 spin-modelos) *.Asimismo, en julio de 2012, la combinación de la ZZ y γγ (dos fotones) canales CMS dio una observación con una significancia de 5σ [3] . Ahora, utilizando el conjunto de datos recogidos hasta el final de 2012, el canal ZZ único que da la observación del bosón de una significación de 6.7σ. La masa de la partícula nueva también se ha medido con precisión en este canal, que nos da un valor de 125,8 GeV. Los nuevos resultados incluyen la medición del mecanismo de producción de esta partícula, y la tasa de producción con posterior descomposición en dos bosones Z dividido por la tasa esperada para un Higgs SM da una relación (μ) de alrededor de 0,91, lo que sugiere que la partícula se comporta como un Higgs SM. Además, la CMS ha excluido la existencia del bosón de Higgs en el rango de 130-827 GeV en el nivel de confianza del 95% [4] .
Decae en dos bosones W: HIG-13-003
Este canal estudia las desintegraciones de la candidata del bosón de Higgs en dos bosones W, cada uno de los cuales posteriormente se desintegran en un leptón y un neutrino. A medida que el neutrino no puede ser detectada directamente por la CMS, la resolución de este canal no es tan aguda como la de los canales de ZZ o γγ. A partir de los estudios del conjunto de datos recogidos, CMS excluye el SM bosón de Higgs en el rango de 128-600 GeV de masa a nivel de confianza del 95%, mientras se observa un exceso de alrededor de 125 GeV con una significación de 4σ.
Decaimientos a leptones τ dos: HIG-13-004
El mecanismo de ruptura de simetría electrodébil (popularmente conocido como el mecanismo Brout-Englert-Higgs ) fue propuesto para explicar cómo los bosones pesados (Ws y Zs) tienen sus masas. Sin embargo, este mecanismo también puede explicar cómo fermiones elementales (quarks o leptones) adquieren masa. Una prueba importante de si el bosón de descubrir el bosón de Higgs es de hecho SM es observar su decadencia en fermiones. CMS realizó una búsqueda de la desintegración del bosón de nuevo en leptones τ. Cuando se anunció el descubrimiento se hizo en julio de 2012, la observación en este canal era compatible con la existencia y la inexistencia de un Higgs SM. Desde entonces, con los nuevos datos registrados por CMS, una clara señal en este canal se ha convertido en un bosón con una masa de alrededor de 125 GeV, lo que corresponde a un significado de 2.8σ, dando mayor credibilidad a la expectativa de que la partícula se comporta como descubrió SM el bosón de Higgs.
Las búsquedas de nueva física
El Modelo Estándar de la física de partículas se mantuvo de pie durante décadas, con la predicción de éxito después de la predicción exitosa. Sin embargo, sabemos que esto no es toda la historia y que la nueva física - lo que está más allá del Modelo Estándar - debe existir ahí fuera. El LHC es una máquina de descubrimientos, y debe existir una nueva física tales dentro de las energías que se puede probar aquí, esperamos encontrar.
La búsqueda de SUSY: SUS-12-024 , SUS-13-007 , SUS-13-003
Una de las extensiones más prometedores del Modelo Estándar es conocida como supersimetría (SUSY o, para abreviar) . SUSY predice que por cada bosón existe una superpartner fermiónico y viceversa. CMS ha realizado muchas búsquedas directas e indirectas de estos "spartículas".Búsquedas anteriores, utilizando 5 fb -1 de los datos recogidos en un centro de energía de masas de 7 TeV en el 2011, no produjo squarks superiores o inferiores (los supercompañeros de la parte superior e inferior, respectivamente quark, también conocidas como las paradas y sbottoms) .CMS ha estudiado el conjunto de datos a partir de 2012 (~ 20 fb -1 , 8 TeV) en busca de estos spartículas. Si se producen, se espera que las paradas y sbottoms a decaer en quarks abajo, produciendo chorros de partículas (b-jets, en este caso). Estos decae también se espera para producir la partícula más ligera SUSY (LSP), lo que podría dejar ningún rastro en el detector y se caracteriza sólo por la energía que falta grande. CMS por lo tanto buscó un exceso en eventos con múltiples chorros de partículas - al menos uno de los cuales es un b-jet - así como 1) la energía que falta grande, o 2) al menos un leptón, o 3) leptones múltiples. Las observaciones son consistentes con el modelo estándar y no muestran una nueva física en este ámbito con niveles de confianza del 95%. En eventos con gran energía que falta, CMS ha descartado gluinos con una masa de hasta 1,15 TeV, para masas LSP de menos de 500 GeV, en eventos con los leptones, CMS ha excluido la existencia de gluinos hasta 1,3 TeV, para masas LSP de menos de 500 GeV.
Las búsquedas de nuevo, "exóticos" Física: EXO-12-026
Algunas teorías físicas predecir la existencia de exóticas partículas cargadas que viven lo suficiente para atravesar el detector CMS, si fueran a ser producida en una colisión de protones. Estas partículas cuasi-estables - conocido como pesados, partículas estables, cargadas o HSCPs - puede tener unidad de carga (como un electrón o un protón; | Q | = 1e), carga fraccionaria (| Q | <1e), o el pago de multiplicación ( | Q |> 1e). Algunos spartículas También se espera que pertenecen a la familia HSCP, por lo que esta búsqueda incluye también las búsquedas de partículas SUSY larga duración. La mayoría de las partículas producidas por los procesos del Modelo Estándar volará a través de CMS a casi la velocidad de la luz (~ c). Sin embargo, HSCPs menudo viajan mucho más lento (<0,9 c).Curiosamente, HSCPs puede comenzar cargado y luego encienda neutral (por lo que sólo deja huellas en el Rastreador interior de CMS y no el sistema de muones exterior), pueden empezar neutral y luego adquirir cargo (por lo que no dejan huellas en el Rastreador pero sólo en el sistema de muón), o puede retener su carga en todo su recorrido en el interior del detector CMS (con pistas tanto en el sistema Tracker y el muón). En ausencia de excesos significativos en estas búsquedas, CMS ha colocado los límites más estrictos de la existencia de una variedad de partículas pronosticadas que van desde gluinos y se detiene a las partículas cargadas fraccionadamente y se multiplican.
El bosón de Higgs-como fue descubierta por la CMS y ATLAS mediante la búsqueda de resonancias - un exceso de partículas producidas en una masa determinada en un rango de masas. Este método también se utiliza para buscar otras nuevas partículas más pesadas, tales como bosones W y Z, conocidos como W '(W-prime) y Z' (Z-prime) respectivamente. Estas búsquedas se realizaron en una variedad de canales: lepton único que falta más energía (W '), di-leptón (Z), y di-jets (W', Z 'y una multitud de otras partículas como los quarks excitados y gravitones ), utilizando alrededor de 20 fb -1 de datos de colisiones de protones a una energía recogidos centro de masa de 8 TeV en 2012. CMS observó ningún exceso en el canal leptón-y-falta de energía entre 300 GeV hasta a 3,35 TeV, con exclusión de la existencia de un tipo particular de W 'en este rango de masas con un nivel de confianza del 95%. De manera similar, no se observó exceso en el canal de di-leptón, descartando dos tipos diferentes de Z 'con niveles de confianza del 95% hasta 2960 GeV y GeV 2600, respectivamente, los límites más estrictos, puestos en sus masas hasta ahora. La búsqueda en el canal de di-jet se extiende, en función de las partículas en cuestión, hasta el final de 1,20 TeV hasta 1.58-5.08 TeV, tenga en cuenta que la CMS había excluido anteriormente de la existencia de estas partículas de masas por debajo de 1,2 TeV.
Top-quark física
El quark top fue descubierto en el Tevatron del Fermilab en 1995, unos 22 años después de su existencia fue predicha. Su descubrimiento completado las tres familias de quarks del Modelo Standard, y en la actualidad juega un papel importante en muchas búsquedas física en el LHC. Desde las tapas se producen abundantemente en el LHC, forman un fondo crucial para muchas mediciones, y un conocimiento profundo de las principales propiedades de los quarks es de suma importancia en la descripción de este fondo.
Ratio de ramificación fracciones: TOP-12-035
El quark top es el más pesado de todos los quarks observados, y se desintegra casi instantáneamente en un quark down-tipo (un quark abajo, un quark bottom y un quark extraño) y un bosón W. La teoría predice que no se deteriora en un quark inferior 99,9% del tiempo (conocido como la fracción t → bW ramificación). Por lo tanto, la relación (R) de la fracción de ramificación a quarks fondo (t → BW) y de la fracción de ramificación para los tres tipos de quarks (T → QW; donde q = d, b o s) deben estar cerca de 0,999. Para esta medición, CMS utiliza alrededor del 17 fb -1 de 8 TeV datos recogidos en 2012. Al contar el número de chorros producidos en el detector asociado con una parte inferior quark (b-chorros), CMS ha calculado esta proporción sea 1.023 0.036 -0.034 , la medición más precisa de esta cantidad hasta la fecha.
La dependencia de la masa del quark top en otros observables:TOP-12-029
Quarks llevar la llamada carga de color , lo que significa que son atraídos por la fuerza fuerte y no se puede observar como partículas libres. Cuando un quark top decae en un quark bottom, los fuertes colores de la fuerza de los campos se crean, acumulando suficiente energía para crear nuevos pares de quarks y otras partículas en el proceso. Este "frena" el quark top y las partículas que creó, cambiando el patrón final de las partículas observadas en el detector CMS. Para medir la masa del quark top, usted tiene que medir cuidadosamente todas las partículas producidas en su decadencia. Sin embargo, esta medición puede quedar alterado en cierta medida por la fuerza de los campos de color. El tamaño exacto de este efecto, aunque no se puede calcular con mucha precisión y por lo tanto es desconocido.
Para sondear experimentalmente los efectos posibles de los campos tales colores sobre la medición del peso de la parte superior quark, CMS ha determinado por primera vez cómo la masa superior medido depende observables en un evento de colisión que están relacionados con la configuración de los campos de color. Analizando 5 fb -1 de los datos registrados en 2011, se encontró que las variaciones en la masa medida superior como una función de los eventos observables son bien modelada por las simulaciones de eventos existentes, excluyendo posibles efectos dramáticos. Esta medida es un primer paso hacia una mejor comprensión de los campos de color del quark top en eventos, que en última instancia permitirá a CMS para medir la masa del quark top con mayor precisión, y para mejorar el modelo de quarks top-eventos como telón de fondo para las búsquedas de nueva física en el LHC.
* Los errores tipográficos en los valores que se muestran aquí se corrigieron el 6 de marzo a las 15:30 CET.
Fuente: http://cms.web.cern.ch/news/new-cms-results-moriond-electroweak-2013
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