ATLAS探测器揭示13TeV质子-质子碰撞中长寿命重电荷粒子搜寻

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本文探讨了在欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上,利用ATLAS探测器进行的一项深入研究。这项研究的焦点是寻找在质子-质子碰撞中产生的带电的长寿命重粒子。ATLAS实验团队在2015年和2016年收集的数据样本,对应于一个综合发光度(即撞击能量下产生的总事件数量)为36.1 femtobarns^-1(fb^-1)。标准模型(SM)预测,这类粒子的速度远低于光速,因此它们的电离效应显著高于同等质量但电荷单位相同的粒子。 研究者们利用ATLAS探测器的像素子系统来精确测量穿越像素探测器的所有重建带电粒子的离子化能量损失。通过这种技术,他们能够识别出那些在碰撞后具有异常离子化轨迹的信号,这可能是长寿命重粒子存在的迹象。由于这些粒子的特殊性质,它们可能会在探测器中留下独特的痕迹,即使经过较长的时间也能够在数据中显现出来。 论文《Search for heavy charged long-lived particles in proton-proton collisions at √s = 13 TeV using an ionisation measurement with the ATLAS detector》发表在《物理快报B》杂志上,于2019年发布,展示了实验结果以及对可能的新物理现象的分析。文章接收日期为2018年8月14日,修订后的版本于同年10月3日收到,最终接受时间为10月29日,全文在线发布日期为11月1日。 作者们通过对实验数据的细致分析,不仅验证了标准模型的预测,还可能揭示超出标准模型的新物理现象,如超新星、暗物质候选者或者额外维度等。这项工作对于理解宇宙的基本结构和粒子物理学的前沿理论有着重要意义。这项研究不仅测试了现有的理论框架,也为未来的粒子物理学研究开辟了新的探索路径。