14. augusta 2020
na62

Hľadanie „zlatých” rozpadov v experimente NA62

Prvý deň najväčšej konferencie časticovej fyziky ICHEP2020 [0] je za nami. Videli sme viacero zaujímavých prezentácií, nadšenci si môžu prezrieť slides [1], videá budú čoskoro zverejnené na YouTube. Pre mňa sú vrcholom dňa nové výsledky z experimentu NA62 v CERN-e [2][3], keďže som sa na nich ako člen NA62 podieľal.

NA62 skúma vzácne rozpady kaónov, pričom jeho hlavným cieľom je hľadanie novej fyziky, ktorá by presahovala štandardný model, čo je nateraz platná a úspešná teória fyziky elementárnych častíc. Členmi experimentu NA62 sú aj fyzici zo Slovenska (Univerzita Komenského) a Česka (Univerzita Karlova).

Kaóny sú krátko žijúce nestabilné častice, ktoré v experimente NA62 vyrábame pri zrážkach protónov z urýchľovača SPS (Super Proton Synchrotron) s berýliovým terčom. Štandardný model predpovedá okrem iného aj veľmi vzácne javy a procesy. Jedným z nich je aj takzvaný „zlatý“ rozpad nabitého kaónu na nabitý pión a neutríno-antineutrínový pár; pravdepodobnosť toho, že sa kaón rozpadne práve takto je približne jedna k desiatim miliardám. To znamená, že na to, aby sme v našich detektoroch zaznamenali aspoň zopár takýchto rozpadov, je potrebné vyprodukovať obrovské množstvo kaónov, čo trvá mesiace až roky.

Experiment NA62 naberal dáta v rokoch 2016 až 2018, pričom doteraz boli publikované výsledky analýz z prvých dvoch rokov (2016 [4], 2017 [5]). V nich NA62 videl dokopy 3 „zlaté“ rozpady. Tu je potrebné spomenúť, že finálnu vzorku okrem hľadaných vzácnych rozpadov tvoria aj takzvané procesy pozadia (background), ktoré si pomýlime so skutočným „zlatým“ rozpadom najmä kvôli nedokonalosti našich detektorov. Vývoj techník na rozoznanie pozadia od hľadaného rozpadu a čo najpresnejší odhad počtu pozaďových rozpadov je preto najdôležitejšou súčasťou analýzy NA62 dát.

Porovnanie teórie a experimentu.
Porovnanie teórie a experimentu. Zdroj NA62.

NA62 experiment v roku 2018 urobil viaceré vylepšenia, vďaka čomu v nových výsledkoch prezentovaných na ICHEP2020 [2] vidí až 17 „zlatých“ rozpadov, z ktorých približne 5 pochádza z pozaďových procesov. Na základe týchto čísel, NA62 priniesol nové a doteraz najpresnejšie meranie pravdepodobnosti zlatého rozpadu. Výsledok je kompatibilný s predpoveďou štandardného modelu, čo znamená, že novú fyziku sme zatiaľ nenašli. Hľadanie bude ale pokračovať v roku 2021, kedy sa opäť spustia urýchľovače v CERN-e.

[Michal]

[0] https://tinyurl.com/yx9kajz4
[1] https://indico.cern.ch/event/868940/timetable/#20200728.detailed
[2] https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3815641/
[3] https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3815686/
[4] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269319301121
[5] https://arxiv.org/abs/2007.08218

Pridaj komentár