ЛЕПТОКВАРК БА 3-Р ҮЕИЙН ФЕРМИОНУУД

Нийтлэсэн Б Нямдаваа
2020-11-26
541

Стандарт загварт кварк болон лептоныг ялгаатай шинж чанаруудыг нь харгалзан үзэж тус тусад нь бүлэглэдэг. Гэвч эдгээртэй харилцан үйлчлэлд орж нэгийг нь нөгөөд нь хувиргадаг шинэ бөөмийн тусламжтай нэгтгэж болох уу? Ийм “лептокварк” бөөм Стандарт онолын өргөтгөсөн хэд хэдэн онолд авч үздэг. Лептокваркыг хайх судалгаа нь LHC-ийн хөтөлбөрүүдэд анх эхлэхэд л чухал хэсэг нь байсан бөгөөд сүүлийн үед төрлийн гажиг /flavour anomalies /гэж нэрлэгдэх лептоны түгээмэл байдлын зарчим /the principle of lepton universality/-аас хазайсан хэмжилтүүдийн улмаас анхаарал их татах боллоо.

Саяхан CMS хамтын ажиллагаа протон-протоны мөргөлдөөний Run2-оос 137 fb^–1 хэмжээний өгөгдөлд анализ хийж гурав дугаар үеийн фермион оролцсон, урьд өмнө нь судлагдаж байгаагүй сувгуудад лептокваркын дохиог хайн Стандарт загварыг шалгаж үзэв. 3-р үеийн фермионуудыг авч үзсэн шалтгаан нь лептоны түгээмэл байдлын зарчимд гейж бозон ба лептон хоорондын харилцан үйлчлэл нь төрлөөс хамаарахгүй гэсэн байдгийг шалгаж үзэхэд оршино. Энэ зарчим нь Стандарт загварын мөрдлөгөө боловч сүүлийн үед LHC_b, Belle, BaBar хамтын ажиллагаануудад хэмжсэн зарим B мезоны задралтай зөрчилдөх хандлага илрээд байна. Эдгээр хэмжилтийн аномалийг тайлбарлах нэг боломж бол ихэнхдээ хамгийн хүнд фермионуудтай харилцан үйлчлэлд ордог лептокварк бөгөөд хараахан нарийн судлагдаагүй, оршин байдаг эсэх нь одоогоор тогтоогдоогүй.

Эдгээр үр дүнгүүд бол гурав дугаар үеийн фермионтой илүү хосолдог лептокваркийн өнөөг хүртэл тогтоосон хамгийн сайн хязгаар юм.

Зураг. Спин-1 вектор лептокварк /LQ/ -ын харилцан үйлчлэлийн тогтмол болон массын хамаарал. Дан/улбаршар/, хос /ягаан/ үүсэх механизм болон тэдгээрийн комбинац /цэнхэр/ мөн В мезоны гажгийг тайлбарлахаар хайж буй загваруудын гаргасан төрлийн мужтай харьцуулан үзсэн.

СMS-ийн шинэ хайлт нь дан болон хос лептокварк үүсэх үзэгдлийг хайх юм. Энэ хайлтаар кварк (top эсвэл bottom) болон лептон (tau эсвэл neutrino) руу задардаг лептокваркуудыг онилох ба ингэхдээ топ кварк болон тау лептонуудаас үүсэх шинж тэмдэг, харин нейтриногийн хувьд хөндлөн моментын алдагдал, үүн дээр нэмээд хосоор лептокварк үүсэх нөхцөл, нэмэлт b (bottom) кваркийн жетийг авч үздэг. Энэ нь b кваркаас үүсэх нэг эсвэл 2 жетүүдийн тохиолдлуудыг /events/ ангилж хос үүсэх механизмыг нэгэн зэрэг авч үзсэн анхны хайлт юм. Шинжилгээнд лептокарк болон топ кварк хоорондох

массын ялгаа их байх тохиолдлыг тусгайлан авч үзсэн бөгөөд энэ үед топ кварк их энергитэй үүсэх тул топ кваркын задралын бүтээгдхүүнүүдийг жет дотроос ялгах боломжгүй тохиолдлыг ч хамарсан байна.

Дээрх ажиглалт нь Стандарт онолын таамаглалтай тохирч байгаа бөгөөд лептокварк оршин байгааг үгүйсгэсэн хязгаарлалтыг /exclusion limit/ лептокварк-лептон-кварк харилцан үйлчлэлийн тогтмол болон лептокваркын массын хавтгайд үзүүлсэн байна. Онолын загвараар зөвшөөрөгдсөн спин-0 , спин-1 хоёр төрлийн таамаглалын лептокваркын үр дүнг зураг-1-д тус тусад нь үзүүлэв. Уг анализад лептокварк нь боломжит лептон-кваркын хос руу ижил магадлалтай задардаг гэж үзсэн. Жишээлбэл спин-1 лептокваркийн хувьд t кварк болон нейтрино эсвэл b (bottom) кварк болон тау лептон руу ижил 50% задардаг гэж үзсэн байна. CMS лептокваркийн массын доод хязгаарыг болон спинээс хамаарч 0.98-аас 1.73ТэВ ийн хооронд байна гэж 95% -ийн итгэлцлийн түвшинд тогтоосон.

Эдгээр үр дүнгүүд гурав дугаар үеийн фермионтой давамгай харилцан үйлчлэлд ордог лептокваркийн хувьд одоогоор тогтоосон буй хамгийн чанга хязгаар юм. Үүнээс гадна хэд хэдэн загвар дахь В-физикийн аномальтай холбоотой параметрийн огторгуйг тандах замаар эдгээр загваруудыг няцаагаад байна. Онолын хувьд Лептококаркийн масс нь олон арван TeV хүрч болох тул кварк ба лептоныг нэгтгэх энэхүү шийдийг үргэлжлүүлэн хайх зайлшгүй шаардлагатай. CMS хамтын ажиллагаа нь цаашид Run-3-ын илүү их дата өгөгдлүүд, өндөр гэрэлтэлттэй LHC-ийн хэмжилтийг ашиглан янз бүрийн таамаглалыг тандах судалгаа шинжилгээний өргөн хөтөлбөрийг төлөвлөөд байна. Хэрэв лептокваркууд оршин байдаг бол энэ шинэ хэмжилтүүдээс тэднийг нээж ч магадгүй юм.

Мэдээ бэлтгэсэн: ФТХ-ОИЭФС