ATLAS探测器测量13 TeV pp碰撞中W±Z生产截面与玻色子极化

本文主要探讨了在欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上，使用ATLAS探测器在质心能量$$ \sqrt{s} = 13 \text{TeV} $$的pp(质子-质子)碰撞中对$$ W^{\pm} Z $$玻色子对生产过程的横截面测量。数据收集于2015年和2016年，对应总 Integrated Luminosity (综合光度)为36.1至$$ \text{fb}^{-1} $$，这是一个大规模的实验，对于粒子物理学标准模型(SM)的验证至关重要。 实验关注的是$$ W^{\pm} Z $$对的轻子衰变模式，即它们分别衰变为电子和μ子的组合。研究中使用的分析方法着重于通过观察这些特定的电荷态衰变，如$$ W^{\pm} \rightarrow \ell' \nu_{\ell'} $$和$$ Z \rightarrow \ell \ell $$（其中$$ \ell $$代表电子或μ子），来识别和重构$$ W^{\pm} Z $$候选事件。在实验的“fiducial”区域，即探测器性能最佳、考虑了所有物理和仪器效率的区域，测量得到的单个轻子衰变模式的$$ W^{\pm} Z $$生产截面是$$ \sigma_{W^{\pm} Z \rightarrow \ell' \nu \ell \ell}^{\text{fid.}} = 63.7 \pm 1.0 (\text{stat.}) \pm 2.3 (\text{syst.}) \pm 1.4 (\text{lumi.}) \text{fb} $$。这个测量结果与SM的次次领近阶(NNLO)预测值$$ 61.5^{+1.4}_{-1.3}\text{fb} $$非常接近，显示了实验结果与理论预期的高度一致性。 此外，文章还报告了对$$ W^+ Z $$和$$ W^- Z $$生产截面的单独测量，以及对$$ W $$玻色子极化的研究，这是粒子物理学中一个重要的特性，它反映了其自旋结构和相互作用性质。通过对这些测量结果的深入分析，研究者能够进一步验证标准模型的基本原理，并可能揭示潜在的新物理效应，如超出标准模型的粒子或新现象的迹象。 这篇2019年的《欧洲物理杂志C》(Eur. Phys. J. C)上的研究论文，不仅提供了精确的实验数据，也对粒子物理学基础研究有着重要的贡献。通过ATLAS实验的高精度测量，科学家们能够持续测试和深化我们对基本粒子及其相互作用的理解。