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O mTtot para as categorias b-veto (esquerda) e b-tag (direita) do canal τlepτhad (topo) e canal τhadτhad (embaixo). O binning exibido é aquele que entra no ajuste. As previsões e incertezas para os processos de fundo são obtidas a partir do ajuste assumindo a hipótese apenas de fundo. As expectativas dos processos de sinalização são sobrepostas. Os overflows são incluídos na última caixa das distribuições. Crédito: CERN.
Em física de partículas, três das quatro forças fundamentais conhecidas no Universo, a saber, interações eletromagnéticas, fracas e fortes, são descritas por uma teoria conhecida como modelo padrão (SM). Uma extensão desse modelo é a supersimetria (SUSY), um construto teórico que aponta para uma possível relação entre duas classes de partículas: bósons e férmions.
A teoria SUSY explica uma série de coincidências matemáticas no SM e é um componente fundamental da teoria das cordas, um dos construtos mais promissores que fundem o SM com as teorias da gravidade. Também prevê a existência de várias novas partículas, nenhuma das quais foi observada até agora. Por exemplo, sugere que existem pelo menos cinco tipos de bósons de Higgs, em vez de apenas o tipo observado até agora.
Embora SUSY seja teoricamente atraente, não há evidências de que se aplique ao mundo real e, se se aplica, as partículas que prevê eram presumivelmente muito pesadas para serem observadas em experimentos anteriores. Nos últimos anos, físicos de todo o mundo têm tentado observá-los diretamente para comprovar a validade da teoria SUSY e entender as propriedades dessas novas partículas.
O ATLAS Collaboration é uma grande equipe de pesquisadores de vários institutos em todo o mundo que estão trabalhando juntos para analisar e compreender melhor as medições registradas pelo detector ATLAS no CERN. Em um artigo recente publicado na Physical Review Letters , os pesquisadores apresentaram os resultados de uma pesquisa por bósons de Higgs neutros pesados com base na análise de dados coletados pelo detector ATLAS.
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"Fizemos várias pesquisas por mais bósons de Higgs, mas essa pesquisa é sensível a mais do 'espaço de parâmetros' do SUSY Higgses do que qualquer outra", disse William John Murray, um dos pesquisadores que realizou o estudo, à Phys. .org. "Este artigo específico não é o primeiro de seu tipo, mas usa quatro vezes mais dados do que estudos anteriores (ou seja, todos os dados que temos), bem como métodos aprimorados."
O detector ATLAS foi projetado para medir as partículas que emergem de colisões no Large Hadron Collider (LHC), que é o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo atualmente. Ele identifica especificamente elétrons e dois tipos de partículas que compartilham algumas semelhanças com os elétrons, ou seja, múons e taus.
Taus são particularmente difíceis de medir, pois se decompõem muito rapidamente. Quando eles decaem, eles produzem um neutrino invisível e um elétron, múon ou, mais comumente, píons (isto é, hádrons feitos de quarks). A colaboração do ATLAS procurou especificamente por pares de taus em decomposição, focando em casos em que ambos os taus produziram píons ou onde um produziu um elétron ou múon e o outro produziu píons.
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"O LHC produz cerca de um bilhão de colisões por segundo, essencialmente todas produzindo píons, então o problema que nos propusemos a resolver era discernir entre píons vindos de uma decadência de tau e aqueles que não vinham (referido como 'falsificação' em neste contexto) ", disse Murray. "Para fazer isso, tivemos que medir a frequência com que acertamos - e com que frequência erramos. Controlar 'píons falsos' é um dos maiores problemas para a medição."
Para estudar pares de taus, os pesquisadores combinaram seus momentos medidos e estimaram o quão pesada uma determinada partícula teria que ser para produzir aquele par específico de partículas enquanto se decompunha. Posteriormente, eles construíram um histograma representando a massa que estimaram e procuraram por uma "saliência" no gráfico, pois isso indicaria a presença de uma partícula do bóson de Higgs nunca observada antes.
"Havia uma séria possibilidade de descobrir um segundo bóson de Higgs e sugerir fortemente a supersimetria", disse Murray. "Nosso artigo impõe novas restrições às teorias supersimétricas. Popper argumenta que as teorias devem ser falsificáveis para serem ciência. Ao eliminar partes do espaço de parâmetros da supersimetria, reduzimos os possíveis modelos errados que os teóricos podem propor, trazendo assim nosso campo de estudo um passo mais perto para a verdade".
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Embora este estudo da ATLAS Collaboration não tenha levado à observação de novos bósons de Higgs pesados, ele estreitou os parâmetros dentro dos quais essas partículas poderiam ser detectadas e observadas. No futuro, poderia, assim, informar novas pesquisas destinadas a observar diretamente essas novas partículas e confirmar sua existência.
"Estamos agora explorando teorias alternativas 'além do modelo padrão ' que prevêem outras assinaturas", disse Murray. "O grande conjunto de dados do LHC poderia nos permitir dar uma olhada mais de perto em muitas outras assinaturas - qualquer uma das quais poderia conter algo novo. Vários deles foram revelados na conferência ICHEP deste ano - mas nenhum foi bem-sucedido até agora."
Experimentos do CERN anunciam as primeiras indicações de um raro processo do bóson de Higgs
Mais informações: Procure bósons de Higgs pesados decaindo em dois leptons Tau com o detector ATLAS usando colisões pp a √s = 13 TeV. Cartas de revisão física (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.051801 .
Fonte: Phys News/ por Ingrid Fadelli, Phys.org /16-0/08-2020
https://phys.org/news/2020-08-heavy-higgs-bosons-tau-leptons.html
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia). Participou do curso de
Astrofísica Geral concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa
Catarina.
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page:
http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page:
http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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