{"id":27080,"date":"2012-04-28T18:42:28","date_gmt":"2012-04-28T15:42:28","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=27080"},"modified":"2012-04-28T19:34:10","modified_gmt":"2012-04-28T16:34:10","slug":"cms-eksperiment-avastas-uue-baruonosakese","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=27080","title":{"rendered":"CMS eksperiment avastas uue bar\u00fconosakese"},"content":{"rendered":"

CERN teaduskeskuse kiirendi CMS eksperiment andis publitseerimiseks sisse artikli, milles selgitab uue ergastatud (bottom quark, p\u00f5hjakvark, p\u00f5hikvark)<\/em> bar\u00fconi b-kvargi \u039e*b0 avastamise, mille statistiline keskv\u00e4\u00e4rtus eristub oodatud tasutafoonist enam kui viie standardh\u00e4lbe v\u00f5rra<\/strong>.<\/p>\n

Osakest vaadeldi prooton-prooton kokkup\u00f5rke tulemusena, mis toimus 2011. aastal CERN-i LHC kiirendis osakeste massikeskme energiaga 7 TeV (teraelektronvolt). Proov vastab krikusele 5.3 fb-1 [1].<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 1. T\u00fc\u00fcpiline prooton-prooton p\u00f5rkeprotsessist tingitud laguprotsessi signaal.<\/p><\/div>\n

End seni h\u00e4sti t\u00f5estanud kvarkmudel ennustab nn. \u039eb bar\u00fconide olemasolu, milledeks on b-kvark, s-kvark ning neutraalse \u039eb0 bar\u00fconi tekitav u-kvark v\u00f5i laetud \u039eb0 bar\u00fconi tekitav d-kvark. Nimetatud bar\u00fconid v\u00f5ivad eksisteerida kvantarvude spinn-paarsuse P ning impulsimomendi J eri v\u00e4\u00e4rtuste juures. Energeetilises p\u00f5hiolekus olevaid nii laenguga kui laenguta madalamate massidega \u039eb bar\u00fcone on varem katseliselt j\u00e4lgitud, ent ergastatud olekus \u039eb bar\u00fcone, sealhulgas \u039e*b0 bar\u00fconi olekus JP=3\/2+, pole veel seni n\u00e4htud.<\/p>\n

Teooria kohaselt laguneb \u039e*b0 osake kaskaadina madalama massiga osakesteks j\u00e4rgmise algoritmi alusel (l\u00e4hemalt vaadata allikast, toim.)<\/em>:<\/p>\n

1. \u039e*b0 \u2192 \u039eb- \u03c0+,<\/p>\n

2. \u039eb- \u2192 J\/\u03c8 \u039e-<\/p>\n

3. J\/\u03c8 \u2192 \u03bc+\u03bc-\u00a0\u00a0\u00a0 ja\u00a0\u00a0\u00a0 \u039e- \u2192 \u039b0\u03c0-<\/p>\n

4. \u039b0 \u2192 p+\u03c0-.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 2. \u039e*b0 Lagunemise skeem.<\/p><\/div>\n

Lagunemise kaskaad p\u00e4\u00e4dib prootoni, kahe m\u00fc\u00fconi ning kolme piioni tekkimisega. \u039e*b0 olemasolu tuvastatakse k\u00f5ikide algoritmi osakeste laengute, impulsimomentide ning tekkeasukotade ehk maksimumide (vertex<\/em>) m\u00f5\u00f5tmisega. Joonisel 1. on n\u00e4ha arvutipilt t\u00fc\u00fcpilisest joonisel 2. esinevast laguprotsessist, mis \u039e*b0 otsingutel saadud on.<\/p>\n

Katseandmetest leitakse otsitud bar\u00fcon lagunemiste rekonstrueerimise teel. \u039b0 \u2192 p+\u03c0- lagunemine rekonstrueeritakse kahe eri laenguga rajas, mis tekivad ruumiliselt peamaksimumist ehk algsest prooton-prooton p\u00f5rkest \u039b0 pika eluea t\u00f5ttu eemal. Rajade invariantsed massid peavad \u039b0 massi suhtes olema j\u00e4\u00e4vad (s\u00fcsteemist ei saa mass kaduda, toim<\/em>). J\u00e4rgmisena rekonstrueeritakse \u039e- osake, kombineerides selleks \u039b0 ja \u03c0 osakeste rajad, mille massid on \u039e- massi suhtes j\u00e4\u00e4vad. Sarnaselt otsitakse vastasm\u00e4rgilise laenguga m\u00fc\u00fconeid, millel on J\/\u03c8 suhtes invariantne ja j\u00e4\u00e4v mass. Juhuslikest osakeste kombineerumisest tulenevat m\u00fcra filtreeritakse lagunemisrajade algp\u00f5rkepunktist eemale juhtimisega, mida soosivad mainitud laguprotsessis osalevate osakeste suhteliselt pikad eluead.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 3. J\/\u03c8 ning \u039e- invariantsed massid, eristub selge \u039eb- signaal.<\/p><\/div>\n

Viimaks rekonstrueeritakse \u039eb-, kombineerides selleks J\/\u03c8 ning \u039e-. Joonisel 3. on n\u00e4ha nii \u039eb- kui ka J\/\u03c8 invariantsed massid. Taustast eristub selge 108 \u00b1 14 s\u00fcndmusega piiksignaal. Paigaloleva \u039eb- mass on 5795.0 \u00b1 3.1 MeV (megaelektronvolt), mis on heas vastavuses teoreetilise 5790.5 \u00b1 2.7 MeV suurusega. Taustamudel on konstrueeritud andmetest, milles \u039eb- ning selle lagupiionil on samam\u00e4rgilised laengud.<\/p>\n

\u039e*b0 osake laguneb mudeli j\u00e4rgi tugeva interaktsiooni toimel, mist\u00f5ttu keskenduti katsetes peamaksimumist l\u00e4htuvate \u039eb-ning \u03c0+ kombineerimisele. \u039e*b0 olemasolu korral esineb \u039eb- ja \u03c0+ invariantsetes massides maksimum. Ent m\u00fcra v\u00e4hendamise ning tundlikkuse t\u00f5stmise eesm\u00e4rgil otsiti selle asemel masside erinevust Q = M(J\/\u03c8\u039e-\u03c0+) – M(J\/\u03c8\u039e-) -M(\u03c0) (vaata t\u00e4psemalt allikast<\/em>). Joonisel 4. on n\u00e4ha Q jaotus kogu CMS andmehulga ulatuses. 12-18 MeV p\u00f5rkeenergia vahemikus registreeriti 21 s\u00fcndmust, millest paistab fooni suhtes selge maksimum t\u00e4psusega 3.0 \u00b1 1.4 s\u00fcndmust. Uue b bar\u00fconi massi ning \u039eb- ja \u03c0+ masside summa vaheks m\u00f5\u00f5deti katseliselt Q = 14.84 \u00b1 0.74 MeV statsionaarses olekus ning \u00b1 0.26 MeV liikuvas olekus.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Joonis 4. Q massierinevusgraafik, mis n\u00e4itab selget uue b bar\u00fconi signaali.<\/p><\/div>\n

Signaali eristuvus loeti 6.9 standardh\u00e4lbe ulatuses, arvestades seejuures, et signaali puudumisel v\u00f5ivad CMS tulemused k\u00f5ikuda suuremaski ulatuses. Arvesse v\u00f5eti \u201eK\u00f5rvalvaatamise efekt\u201c (Look Elsewhere Efect) [2], otsides signaalipiike vahemikus 0 < Q < 50 MeV, millesse mahub \u039e*b0 teoreetiline v\u00e4\u00e4rtus. Tekkiva fooni fluktuatsiooni t\u00f5en\u00e4osus on p = 1.3 x 10-8<\/sup>, mis vastab Gaussi jaotuses 5.7 standardh\u00e4lbelisele k\u00f5ikumisele. Otsimisvahemiku 0 < Q < 400 MeV korral on keskv\u00e4\u00e4rtus 5.3 standardh\u00e4lvet.<\/p>\n

Uue b bar\u00fconi mass m\u00f5\u00f5deti 5945.0 \u00b1 2.8 MeV t\u00e4psusega. Veas domineerib \u039eb- massi m\u00e4\u00e4ramatus. M\u00e4\u00e4ramatusfunktsioon on lai, ent signaal on teooriaga heas vastavuses. Laguprotsessi ise\u00e4rasuste ning m\u00f5\u00f5detud uue osakese massi t\u00f5ttu ongi t\u00f5en\u00e4oliselt tegemist \u039e*b0 bar\u00fconiga, kvantarvuga JP=3\/2+.<\/p>\n

[1] http:\/\/news.stanford.edu\/news\/2004\/july21\/femtobarn-721.html
\n[2] http:\/\/cms.web.cern.ch\/news\/should-you-get-excited-your-data-let-look-el.<\/p>\n

Allikas: PhysOrg<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

CERN teaduskeskuse kiirendi CMS eksperiment andis publitseerimiseks sisse artikli, milles selgitab uue ergastatud (bottom quark, p\u00f5hjakvark, p\u00f5hikvark) bar\u00fconi b-kvargi \u039e*b0 avastamise, mille statistiline keskv\u00e4\u00e4rtus eristub oodatud tasutafoonist enam kui viie standardh\u00e4lbe v\u00f5rra. Osakest vaadeldi prooton-prooton kokkup\u00f5rke tulemusena, mis toimus 2011. aastal CERN-i LHC kiirendis osakeste massikeskme energiaga 7 TeV (teraelektronvolt). Proov vastab krikusele 5.3 fb-1 […]<\/p>\n","protected":false},"author":449,"featured_media":27081,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[49],"class_list":{"0":"post-27080","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudis","8":"tag-lhc","9":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27080","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/449"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=27080"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/27080\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/27081"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=27080"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=27080"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=27080"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}