ATLAS relata a primeira observação da produção WWW

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Exibição de um evento candidato WWW → 3 leptons + neutrinos. O evento é identificado por seu decaimento para um múon (linha vermelha), dois elétrons (linhas azuis) e energia transversal ausente (linha tracejada branca). (Imagem: CERN)

Na Conferência EPS-HEP 2021 , a colaboração ATLAS anunciou a primeira observação de um processo raro: a produção simultânea de três bósons W.

Como portador da força eletrofraca, o bóson W desempenha um papel crucial no teste do Modelo Padrão da física de partículas. Embora descoberto há quase quatro décadas, o bóson W continua a fornecer aos físicos novos caminhos para exploração.

Os pesquisadores do ATLAS analisaram o conjunto de dados LHC Run-2 completo, registrado pelo detector entre 2015 e 2018, para observar o processo WWW com uma significância estatística de 8,2 desvios padrão - bem acima do limite de 5 desvios padrão necessário para declarar a observação. Este resultado segue uma observação anterior pela colaboração CMS de produção inclusiva de três bósons fracos.

Alcançar esse nível de precisão não foi fácil. Os físicos analisaram cerca de 20 bilhões de eventos de colisão registrados e pré-filtrados pelo experimento ATLAS em sua busca por apenas algumas centenas de eventos esperados do processo WWW.

Como uma das partículas elementares mais pesadas conhecidas, o bóson W é capaz de decair de várias maneiras diferentes. Os físicos do ATLAS concentraram sua pesquisa nos quatro modos de decaimento WWW que têm o melhor potencial de descoberta devido ao número reduzido de eventos de fundo. Em três desses modos, dois bósons W decaem em léptons carregados (elétrons ou múons), carregando a mesma carga positiva ou negativa, e neutrinos, enquanto o terceiro bóson W decai em um par de quarks leves. No quarto modo de decaimento, todos os três bósons W decaem em um leptão carregado e um neutrino.

Para captar o sinal WWW do grande número de eventos de fundo, os pesquisadores usaram uma técnica de aprendizado de máquina chamada Boosted Decision Trees (BDTs). Os BDTs podem ser treinados para identificar sinais específicos no detector ATLAS, identificando pequenas - mas importantes - diferenças entre as propriedades do evento previsto. A separação melhorada entre o sinal e o fundo fornecida pelos BDTs - junto com o enorme conjunto de dados fornecido pela Execução 2 do LHC - aumentou a precisão da medição geral e permitiu a primeira observação da produção WWW.

Esta medição emocionante também permite que os físicos procurem por indícios de novas interações que podem existir além do alcance de energia atual do LHC. Em particular, os físicos podem usar o processo de produção WWW para estudar o acoplamento do bóson de calibre quártico - onde dois bósons W se dispersam - uma propriedade chave do modelo padrão. Novas partículas podem alterar o acoplamento do bóson de calibre quártico por meio de efeitos quânticos, modificando a seção transversal da produção WWW. O estudo contínuo da WWW e de outros processos eletrofracos oferece um caminho atraente à frente.

Links

• Observação da produção de WWW em colisões próton-próton a 13 TeV com o detector ATLAS (ATLAS-CONF-2021-039)

• Apresentação EPS2021 de Jessica Metcalfe: Medições da produção de vários bósons no ATLAS

• Colaboração CMS: Observação da produção de três bósons de calibre massivo a 13 TeV (arXiv: 2006.11191)

Fonte: CERN / 27-08-2021      

https://home.cern/news/news/physics/atlas-reports-first-observation-www-production

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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant 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.

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