Ищите темные фотоны, улучшенные благодаря улучшенному интерфейсу CMS

тот Опыт работы с системами управления контентом Она использовала данные третьего запуска Большого адронного коллайдера, чтобы провести свой первый поиск темных фотонов.

Новое исследование исследует возможность образования темных фотонов при распаде бозонов Хиггса в детекторе.

Результаты определяют более строгие ограничения на переменные распада бозонов Хиггса в темные фотоны. Это поможет сузить область поиска физиков.

Что такое темные фотоны?

Темные фотоны описываются как странные долгоживущие частицы. Они долгоживущие, потому что их среднее время жизни составляет более одной десятой миллиардной секунды. Это долгий срок жизни по сравнению с частицами, произведенными на Большом адронном коллайдере (БАК).

Частицы называют экзотическими, потому что они не являются частью Стандартной модели физики элементарных частиц.

Стандартная модель — это ведущая теория основных строительных блоков Вселенной.

Однако многие физические вопросы остаются без ответа, поэтому должно существовать явление, выходящее за пределы этой модели.

Отслеживание путей мюонов

Теоретически темные фотоны должны пройти измеримое расстояние в детекторе CMS, прежде чем распасться на смещенные мюоны.

Однако ученые обнаружат, что они не достигли точки столкновения, если отследят мюоны. Это происходит потому, что следы идут от частицы, которая уже ушла, не оставив следа.

Улучшенная способность стимулировать смещенные мюоны.

В июле 2022 года Большой адронный коллайдер (БАК) начал свою третью работу. Этот прогон имеет более высокую мгновенную светимость, чем другие прогоны БАК. Это означает, что в любой момент времени происходит больше столкновений.

Большой адронный коллайдер (БАК) каждую секунду производит миллионы столкновений, но сохранить можно лишь несколько тысяч из них. Это связано с тем, что запись каждого столкновения быстро займет все доступное пространство для хранения данных.

Чтобы решить эту проблему, CMS оснащена алгоритмом выбора данных в реальном времени, называемым триггером, который решает, интересно ли столкновение или нет.

Следовательно, не только больший объем данных поможет обнаружить доказательства существования темных фотонов, но и то, как триггерная система точно настроена для поиска конкретных явлений.

«Мы уже улучшили нашу способность стимулировать смещенные мюоны», — сказала Джульетта Алемина из эксперимента CMS.

«Это позволяет нам собирать гораздо больше событий, чем раньше, используя мюоны, смещенные от точки удара на расстояния от нескольких сотен микрометров до нескольких метров. Благодаря этим улучшениям, если темные фотоны присутствуют, CMS теперь с большей вероятностью их обнаружит». ».

Усовершенствованная система триггеров помогает в поиске частиц.

CMS была оптимизирована между запусками 2 и 3 для поиска темных фотонов. В результате коллаборация более эффективно использовала Большой адронный коллайдер, получив надежные результаты, используя треть данных предыдущих поисков.

Команда CMS сделала это, улучшив операционную систему с помощью нового алгоритма, называемого алгоритмом несигнального мюона. Это улучшение означает, что при наличии данных из запуска 3 в 2022 году всего за четыре-пять месяцев было зарегистрировано больше смещенных мюонных событий по сравнению с запуском 2, в котором был гораздо больший набор данных.

Покрытие триггера увеличивает диапазон импульсов захваченных мюонов. Это позволяет команде исследовать новые области, где прячутся темные фотоны.

Команда продолжит использовать эти методы для анализа данных, полученных за оставшиеся 3 года работы.