Ime strani: ARRSProjekti / 2022 / FLAMENCO: okus, leptonsko število in raziskovanje mas nevtrinov na CMS

FLAMENCO: okus, leptonsko število in raziskovanje mas nevtrinov na CMS

Nazaj na seznam za leto 2022

Oznaka in naziv projekta

N1-0253 FLAMENCO: okus, leptonsko število in raziskovanje mas nevtrinov na CMS
N1-0253 FLAMENCO: flavour, Lepton number, And Mass Explorations of Neutrinos at the COmpacts muon solenoid

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

© Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

Projektna skupina

Vodja projekta: Prof. Dr. Miha Nemevšek

Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS

Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS

Vsebinski opis projekta

Nevtrini, subatomski delci, ki igrajo fundamentalno vlogo v vsakodnevnih jedrskih procesih, kot je sončni fuzijski cikel, ostajajo skrivnostni navkljub njihovem odkritju pred več kot 60 leti. V okviru Standardnega modela (SM) delcev, ki predstavlja izjemno uspešen opis narave na najmanjših energijskih skalah, so nevtrini brezmasni. Posledično predstavlja odkritje majhnih nevtrinskih mas, za katero je bila podeljena Nobelova nagrada, eno izmed ključnih rezultatov moderne fizike. Da bi razložili majhne mase nevtrinov, je potrebno postulirati obstoj novih delcev, kar zagotavlja dokaz obstoja fizike preko SM.

Projekt "Flavor, Lepton number, And Mass Explorations for Neutrinos at the COmpact muon solenoid" (FLAMENCO) predstavlja več-narodno in več-institucijsko akcij za iskanje delcev, ki jih predpostavijo modeli nevtrinskih mas, z uporabo podatkov na "Compact Muon Solenoid" (CMS) detektorju na CERN-ovem "Large Hadron Collider" (LHC), najbolj energetičnem trkalniku na svetu.

Akcija vključuje koordinirano sodelovanje med eksperimentalnimi in teoretičnimi skupinami z namenom, da se: a) razvije nova programska oprema za modeliranje produkcije in razpadov novih delcev na LHC; b) razvije namenske strategije iskanj v neraziskanih scenarijih, kjer pride do kršitev simetrij leptonskega okusa in leptonskega števila; in c) izvede eksperimentalna iskanja v teh oknih do modelov nevtrinskih mas s CMS detektorjem.

Projekt vsebuje tri različne komplementarne cilje, ki bodo doseženi s skupnim vložkom vseh vključenih partnerjev. Skupina na IJS ima strokovno znanje o teoretičnih aspektih modelov nevtrinskih mas in izkušnje s fenomenološkimi trkalniškimi študijami, vključno z razvojem modelskih datotek ter programskih orodij za simulacije. Eksperimentalna skupina na Ghent univerzi (UG) ima širok nabor znanj v eksperimentalnih iskanjih na LHC, še posebej z iskanji težkih nevtrinov v kontekstu gugalničnih modelov tipa I.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.

Faze projekta in opis njihove realizacije

  1. Prva faza tega projekta je okrepitev obstoječih iskanj delcev, ki jih napovejo modeli nevtrinskih mas. V ta namen se bo vzpostavil okvir za prihajajoča obdobja zajemanja podatkov na LHC. Navkljub neverjetnim obstoječim naporom, imajo trenutna iskanja še vedno številne odprte konce. Vendar je glede na znatno znanstveno in finančno investicijo za izgradnjo in obratovanje LHC-ja nujno potrebno maksimalno izkoristiti fizikalni potencial tega eksperimenta. To vključuje iznajdbo novih metod za izboljšavo trenutne občutljivosti ter najdba novih priložnosti v obstoječih teoretičnih okvirih za razvoj novih analiz, predhodno neraziskanih signalov in delov parametričnega prostora, ter bolj zahtevnih iskanj, kot so signali z odmaknjenimi stičišči (DV).
  2. Druga faza je izvedba laboratorijskih iskanj kršitve leptonskega števila in okusa. Prvi signal bo produkcija WR bozona in razpad v nabiti lepton, ki je izoliran od ostale hadronske aktivnosti in v težki desno-ročni nevtrino N. Ta razpade v še en nabiti lepton, ki lahko ima isti nabojni predznak kot prvi in ki je lahko vključen v hadronski curek ter lahko tvori DV, odvisno od razpadnega časa N. Z uporabo 140 fb−1 podatkov iz obdobja 2016-2018 na CMS detektorju, bo to iskanje prva točka na delovnem redu. Za drugo iskanje nameravamo raziskati proizvodnjo parov NN, kjer dodaten izziv predstavlja prisotnost dveh DV-jev. Online izbira dogodkov in proženje za takšne dogodke je nestandarden postopek, ki še ni dobro vzpostavljen. Raziskali bomo možnost uporabe trenutnih podatkov na voljo za to iskanje, še posebej t.i. parkirane CMS podatke. Ti so bili registrirani na CMS na osnovi prisotnosti mionov z nizkimi gibalnimi količinami in brez omejitev na njihovo skladnost s primarnim stičiščem, prav tako so bili skladiščeni brez nadaljnega procesiranja. V letu 2023, tj. drugem letu trajanja FLAMENCO projekta, bo LHC ponovno začel zajemati podatke. Pred tem nameravamo razviti nove prožilce za DV, kar bi jasno razširilo sposobnosti fizike na LHC. Eventuelno bosta oba eksperimentalna signala preverjana s celotnim naborom podatkov na LHC ob koncu leta 2024.
  3. Tretja faza tega projekta je razvoj in vzdrževanje novih javno dostopnih programskih orodij, ki bodo olajšala trkalniška iskanja delcev, ki jih napovejo gugalnični modeli. Moderne eksperimentalne in teoretične tehnike iskanj v fiziki visokih energij so izjemno dovršene. Navkljub tej prefinjenosti je ena izmed večjih omejitev pri izvajanju iskanj novih pojavov na trkalnikih pomanjkanje Monte-Carlo napovedi, ki bi jih lahko primerjali s podatki. Ključni zaviralec je pomanjkanje javno dostopnih programskih knjižnic, ki opisujejo kako se znani delci v SM sklapljajo z novimi delci, torej program, kjer je zakodirana relevantna interakcijska Lagrangeva funkcija. S temi knjižnicami se lahko izvede kompletna simulacija in se primerja z izmerjenimi podatki.

Bibliografske reference

Nazaj na seznam za leto 2022