LHC ATLAS实验:13 TeV pp碰撞中双光子和缺失横向动量的超对称性搜索

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"这篇实验物理学文章是ATLAS合作团队在大型强子对撞机(LHC)上使用ATLAS探测器进行的一项研究,旨在通过分析质子-质子碰撞产生的包含两个光子和缺失横向动量的最终状态来寻找超对称性。这项研究基于2015年s = 13 TeV的质心能量条件下收集的3.2fb-1数据。文章报告了标准模型背景估计为0.27-0.10 + 0.22个事件,并且在信号区域内没有发现任何事件。由此,他们得出了一个模型无关的95%置信水平(CL)上限,即可见横截面的上限为0.93 fb,暗示可能存在的超出标准模型的新物理现象。在一种特定的超对称模型——规范化介导的超对称性破裂的广义模型中,这个结果设定了类似bino的次轻质超对称粒子的质量下限为1650 GeV,同时排除了质量较轻的类似wino的中性动物的胶态简并八位位态。" 这篇开放获取的文章详细介绍了在欧洲物理杂志C(Eur.Phys.J.C)上发表的研究成果,其DOI为10.1140/epjc/s10052-016-4344-x。文章的核心是利用ATLAS探测器在LHC上的实验数据,对包含双光子和丢失的横向动量的事件进行超对称粒子的搜寻。在13 TeV能量的质子-质子碰撞数据中,研究者运用数据驱动和模拟方法评估了标准模型背景,并在没有检测到任何信号事件的情况下,对新物理现象的横截面给出了限制。这项研究对超对称性理论提出了严格的检验,特别是在一种特殊的超对称破缺机制下,它对超对称粒子的质量范围进行了限定,为理解宇宙中的暗物质和解决标准模型中的某些问题提供了重要的参考。 搜索超对称性的方法涉及到对高能粒子碰撞产生的事件进行仔细分析,包括对光子的探测和对丢失动量的测量。光子是高能粒子相互作用的产物,而丢失的横向动量可能源于未被直接检测到的中性粒子,如可能存在的超对称粒子。通过对这些数据的深入分析,研究者可以推断出超对称粒子的存在或不存在的可能性,以及它们可能的性质和质量范围。 此外,ATLAS合作团队的这项工作也展示了现代粒子物理学研究中的数据分析技术,包括背景估计的不确定性处理、统计方法的应用以及对新物理模型的理论框架。这些研究不仅有助于推进我们对基本粒子和宇宙学的理解,而且也为未来的粒子物理实验设定了新的标准和挑战。