|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Поиск отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах рождения топ-кваркаНИР
- Руководитель НИР: Дудко Л.В.
- Участники НИР: Баскаков А.В., Буничев В.Е., Волков П.В., Воротников Г.А., Корнеева (Цирова) Н.А., Мягков И.А., Перфилов М.А.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
- Срок исполнения: 1 марта 2016 г. - 31 декабря 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-02-00664
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116021510150-9
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физика высоких энергий
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.05.37 Слабое взаимодействие
-
Ключевые слова:
аномальные связи, дополнительные бозоны, comphep, нейтральные токи меняющие аромат кварков, топ-кварк
anomalous wtb, beyond of standard model, comphep, fcnc, top-quark, cms, w' -
Описание:
Топ-кварк является наиболее тяжелым из известных кварков. При массе примерно равной массе ядра золота, топ-кварк остается точечным объектом и является фундаментальной частицей в Стандартной модели (СМ). Время жизни топ-кварка существенно меньше характерного времени образования адронных состояний и он успевает распасться практически по единственному каналу распада в W бозон и b-кварк. Отсутствие промежуточных адронных состояний с топ-кварком, в отличии от всех других кварков, дает уникальную возможность исследовать фундаментальные свойства взаимодействий с топ-кварком без характерных ошибок и неопределенностей, связанных с промежуточными адронными состояниями. Физика за пределами Стандартной модели в секторе топ-кварка может проявляться либо в рождении новых частиц в процессах с топ-кварком, либо в модификации предсказываемых СМ значений параметров взаимодействия топ-кварка с другими частицами. Предлагаемый проект включает проведение феноменологических исследований возможных отклонений от предсказаний СМ в процессах рождения топ-кварка и нахождение оптимальных условий экспериментального обнаружения таких отклонений. Проведение вычислений и моделирования таких эффектов будет реализовано с помощью программного пакета CompHEP. Экспериментальные исследования таких эффектов планируется осуществить с помощью данных эксперимента CMS коллайдера БАК (ЦЕРН, Швейцария). Планируются поиски дополнительных векторных и скалярных заряженных бозонов, предсказываемых во многих теориях за рамками СМ, исследования структуры вершины взаимодействия топ-кварка с W-бозоном и b-кварком, а также взаимодействий, связанных с нейтральными токами, меняющими аромат кварков, в процессах с топ-кварком.
-
Планируемые результаты:
Планировалось исследование электрослабого рождения топ кварка в эксперименте CMS коллайдера БАК: завершение анализа данных протон-протонных столкновений при энергиях 7 и 8 ТэВ, защита и публикация результатов; проведение моделирования для 13 ТэВ и анализ доступных данных при этой энергии. Исследования планировались как в рамках Стандартной модели: измерения сечения одиночного рождения топ кварка, параметра Vtb матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава, отношения сечения рождения топ- и анти-топ кварка; так и за её пределами: поиск отклонений от предсказаний СМ во взаимодействии топ кварка с W бозоном и b-кварком, поиск существования нейтральных токов, меняющих аромат кварков, во взаимодействии топ кварка с u- или c-кварком проходящем через обмен глюоном, поиск рождения дополнительного векторного заряженного бозона W’.
-
Основные результаты:
- Разработка и публикация методов правильного учета присутствия аномальных операторов в Wtb вершине в рождении и распаде топ-кварка; - Создание Монте-Карло генераторов событий, учитывающих эффекты за рамками СМ; - нахождение ограничений на возможные аномальные структуры во взаимодействии топ-кварка с W бозоном и b-кварком, проявляющихся в левых и правых токах векторного и магнитного типов; при нахождении этих ограничений будет впервые произведѐн учет аномальных вкладов в рождении и распаде одиночного топ-кварка; - ограничения на возможную массу и константы связи дополнительного массивного векторного бозона W’ с топ-кварком и b-кварком с учѐтом интерференции W’- и W-бозонов в процессе рождения одиночных топ-кварков; - ограничения на возможную связь топ-кварка с верхними u- и с-кварками проходящими через обмен глюоном посредством модельно-независимого поиска процессов с нейтральными токами меняющими ароматы кварков.
- Добавил в систему: Дудко Лев Владимирович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 марта 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Поиск отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах рождения топ-кварка |
| Результаты этапа: Топ-кварк является наиболее тяжелым из всех известных бесструктурных (точечных) фундаментальных обьектов. Время жизни топ-кварка существенно меньше характерного времени образования адронных состояний и он успевает распасться практически по единственному каналу распада в W бозон и b-кварк. Отсутствие промежуточных адронных состояний с топ-кварком, в отличии от всех других кварков, дает уникальную возможность исследовать фундаментальные свойства взаимодействий топ-кварка без характерных ошибок и неопределенностей, связанных с промежуточными адронными состояниями. Физика за пределами Стандартной модели (СМ) в секторе топ-кварка может проявляться либо в рождении новых частиц в процессах с топ-кварком, либо в модификации предсказываемых СМ значений параметров взаимодействия топ-кварка с другими частицами. Исследования по гранту были сконцентрированы в рамках внедрения разработанных ранее методов в анализ данных эксперимента CMS коллайдера БАК (LHC). Исследованы данные протон-протонных столкновений при энергиях sqrt(s)=7, 8 и 13 ТэВ полученные детектором CMS. Проведен поиск событий одиночного рождения топ-кварка. Измерены сечения предсказываемых в рамках СМ t- и s-канального процессов электрослабого рождения топ-кварка. Исследованы возможные отклонения от предсказаний СМ проявляющиеся в процессах одиночного рождения топ-кварка. В частности, исследованы аномальные заряженные токи во взаимодействии топ-кварка с W бозоном и b-кварком, нейтральные токи меняющие аромат кварков и проявление дополнительного заряженного векторного бозона W' распадающегося на топ-кварк и b-кварк. Статистически значимого отклонения от предсказаний СМ не обнаружено и были найдены ограничения на параметры характеризующие возможные отклонения. Были найдены ограничения на константы характеризующие левые и правые токи векторного и магнитного типов во взаимодействии топ-кварка с W бозоном и b-кварком на основе комбинации результатов измерений для столкновений при энергиях 7 и 8 ТэВ. Получены как одномерные ограничения, так и контуры с учетом корреляций между токами для двух и трехмерных сценариев. Измерены ограничения на константы связи характеризующие нейтральные токи меняющие аромат кварков во взаимодействии топ-кварка с u- или c-кварком за счет обмена глюоном. На основе обьединения данных столкновений при энергиях 7 и 8 ТэВ получены одномерные и двумерные ограничения на константы характеризующие взаимодействие с u- и c-кварком. На основе измерений были получены ограничения на вероятности редких распадов топ-кварка в cg и ug. Результат был отмечен в ноябрьском номере журнала "CERN Courier". Проведен предварительный анализ доступных данных при энергии столкновений 13 ТэВ с целью поиска дополнительного заряженного векторного бозона W'. Установлены новые, наиболее жесткие ограничения на массу W' взаимодействующего с топ-кварком и b-кварком посредством правых токов. Найденное ограничение на нижнюю границу массы W' составило 2.67 ТэВ. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Поиск отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах рождения топ-кварка |
| Результаты этапа: Физика за пределами Стандартной модели (СМ) в секторе топ кварка может проявляться либо в рождении новых частиц в процессах с топ кварком, либо в модификации предсказываемых СМ значений параметров взаимодействия топ кварка с другими частицами. При поддержке данного гранта исследовательский коллектив проводит исследования топ-кварка в эксперименте CMS коллайдера БАК (LHC). В 2017 году были опубликованы результаты поиска отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах одиночного рождения топ кварка. Результаты получены на основе анализа данных протон-протонных столкновений при энергиях 7 и 8 ТэВ в эксперименте CMS коллайдера БАК. Представлены верхние ограничения на параметры характеризующие отклонения во взаимодействии топ кварка с W бозоном и b-кварком. Исследуются заряженные левые и правые токи векторного и магнитного типов. Используя ранее созданное моделирование таких процессов проведено разделение сигнальных и фоновых событий на основе байесовских нейронных сетей (BNN), оценка всех систематических неопределенностей в эксперименте и на основе статистического анализа формы многомерного дискриминанта BNN найдены ограничения на четыре константы связи параметризующих отклонения от предсказания СМ. Аналогично были исследованы нейтральные токи меняющие аромат кварков во взаимодействии топ кварка с u- или c-кварком проходящем через обмен глюоном. Проводится анализ данных протон-протонных столкновений при энергии 13 ТэВ полученных в том же эксперименте. Oграничения полученные при более высокой энергии готовятся для одобрения коллаборацией CMS. Опубликовано первое измерение сечения т-канального одиночного рождения топ кварка при энергии 13 ТэВ, измерено отношение сечений рождения топ и анти-топ кварков и параметр Vtb матрицы Кабиббо-Кобаяши-Маскава. Опубликованы результаты поиска дополнительного векторного заряженного бозона W' распадающегося на топ кварк и b-кварк в протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТэВ. Существование такого бозона предсказывается в различных новых теориях. Рассмотрены случаи левых и правых токов. Получены нижние ограничения на массу такого бозона и верхние ограничения на соответствующие константы связи. Полученные ограничения являются наиболее жесткими из существующих. Проведены исследования нейронных сетей глубокого обучения (DNN) и разработаны методы их применения в экспериментальном поиске отклонений от предсказаний СМ в процесах с рождением топ кварка. Сравнение с методом байесовских нейронных сетей продемонстрировало ряд преимуществ DNN. В частности, автоматическое выявление важных признаков отличающих сигнальные и фоновые события в сложном потоке данных, и более гибкие методы предотвращения проблемы перетренировки. Использование DNN планируется в следующих анализах по экспериментальному поиску отклонений от СМ. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Поиск отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах рождения топ-кварка |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".