Som bærere af den svage kraft er W- og Z -bosoner centrale i standardmodellen for partikelfysik. Selvom de blev opdaget for fire årtier siden, fortsætter W- og Z -bosonerne med at give fysikere nye veje til efterforskning.
I en ny undersøgelse tilgængelig på arxiv Preprint Server, ATLAS-samarbejdet analyserede sit fulde datasæt fra den anden kørsel af den store Hadron Collider (indspillet fra 2015 til 2018) på jagt efter en sjælden proces, hvor en Z-boson produceres sammen med to andre svage kraftselskaber eller vektor (V) Bosoner, som W og Z er kendt.
“Produktionen af tre vektorbosoner er en meget sjælden proces på LHC,” Siger Fabio Cerutti, Atlas Physics Coordinator. “Dens måling giver information om interaktioner mellem flere bosoner, som er knyttet til underliggende symmetrier i standardmodellen. Dette er et kraftfuldt værktøj til at afdække nye fysikfænomener, såsom nye, uopdagede partikler, der er for tunge til at blive direkte produceret på LHC.”
Atlas -teamet observerede “Vvz” Produktion med en statistisk betydning af 6,4 standardafvigelser, der overgår den fem standardafvigelsesgrænse, der er nødvendig for at kræve observation. Denne proces har kun en 1 ud af 100.000.000.000 chance for at forekomme og er svær at isolere fra dem, der efterligner dens underskrifter. Observationen udvider tidligere resultater fra ATLAS- og CMS -samarbejdet, herunder observation af VVV -produktion af CMS og observation af WWW -produktion af Atlas.
Som nogle af de tyngste kendte partikler kan W- og Z -bosoner henfalde på et utal af forskellige måder. I New Atlas -undersøgelsen fokuserede fysikere på syv “Forfaldskanaler” med det højeste opdagelsespotentiale. Disse kanaler blev yderligere raffineret under anvendelse af en maskinlæringsteknik kaldet Boosted Decision Trees, med algoritmer, der er trænet til hver kanal til at identificere det efterspurgte signal. Den vellykkede observation viser det omhyggelige arbejde i analyseteamet, især i betragtning af kompleksiteten af forfaldskombinationerne.
Ved at kombinere forfaldskanalerne var Atlas-forskere i stand til at observere VVZ-produktion og sætte grænser for bidrag fra nyfysik-fænomener til signalet. De resulterende grænser bekræfter gyldigheden af standardmodellen og er i tråd med tidligere resultater for produktionen af tre vektorbosoner.
Når forskere analyserer større datasæt fra LHCs tredje løb og den kommende HL-LHC, vil de yderligere forfine deres målinger af produktionen af tre vektorbosoner-at forse vores forståelse af disse grundlæggende partikler og deres rolle i universet.