利用ATLAS探测器对矢量玻色子散射过程在W±W±->l±l±vv和W±Z->lllv末态中的研究
批准号:
11375183
项目类别:
面上项目
资助金额:
96.0 万元
负责人:
刘建北
依托单位:
学科分类:
在线与离线数据处理
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐来林、李冰、方馨、郝梅、刘彦麟
中文摘要
电弱对称性破缺(EWSB)机制是当前粒子物理中最根本和最重要的问题之一。最近在LHC上一个类似Higgs粒子的发现是高能物理实验在解决这一问题上取得的重大进展,针对EWSB机制的进一步深入研究也成为LHC上最重要的物理课题。在LHC上对矢量玻色子散射(VBS)过程的研究是认识和理解EWSB机制的一个重要的途径。我们提出利用ATLAS探测器在LHC 8TeV(21fb-1)和13-14TeV(75-100 fb-1)pp对撞中对VBS过程在W±W±->l±l±vv和W±Z->lllv末态中进行研究:首先通过这两个末态实现对VBS过程的观测,首次在实验上证实VBS过程的存在;然后分别测量VBS过程在这两个末态中的产生截面及其随反应质心能量的变化,检验标准模型中破坏电弱对称性的Higgs机制,设置反常四次规范耦合上限;最后在W±Z->lllv末态的VBS过程中通过寻找共振态探索新的EWSB机制。
英文摘要
The electro-weak symmetry breaking (EWSB) is one of the most fundamental and important questions in particle physics today. The recent discovery of a Higgs-like boson at the LHC was a major progress in solving this problem. Further studies on EWSB have thus become the most crucial part of the physics program at the LHC. Vector boson scattering (VBS) processes in the pp collisions at the LHC provide a fertile and important ground for studying the EWSB mechanism. We propose to perform VBS studies in the W±W±->l±l±vv and W±Z->lllv final states with the ATLAS detector using 21 fb-1 of 8 TeV and 75-100 fb-1 of 13-14 TeV pp collisions at the LHC. The following studies are planed for the proposed VBS physics program in three steps in line with the increasing of integrated luminosity of pp collisions: (1)observe VBS processes in the W±W±->l±l±vv and W±Z->lllv final states with the full 8TeV dataset and early 14TeV data to establish VBS processes experimentally for the first time; (2)measure the inclusive production cross section of VBS processes in the W±W±->l±l±vv and W±Z->lllv final states, respectively, and the production cross section as a function of center of mass energy of the vector boson scatterings in the two channels, test the Higgs mechanism by comparing the measured cross sections with the predictions of the standard model, set upper limits on the anomalous quartic gauge couplings using the cross section measurements in the two channels; (3)probe EWSB models beyond the Higgs mechanism by searching for new resonances in the W±Z->lllv VBS channel with all available data. We expect a search for resonances in the W±Z->lllv VBS final state with 75-100 fb-1 of 13-14 TeV data would be sensitive to some EWSB models predicting resonances with mass around or lower than 1 TeV.
电弱对称性破缺(EWSB)机制是当前粒子物理中最根本和最重要的问题之一。LHC实验上发现了Higgs粒子是这一问题研究中取得的重大进展,针对EWSB机制的进一步深入研究也成为LHC实验上最重要的物理课题。在LHC实验上对矢量玻色子散射(VBS)过程的研究是认识和理解EWSB机制的一个重要的途径。同电性WW(W±W±)VBS过程在纯轻子衰变末态(l±l±vv jj)中具有可观的产生截面,同时强产生造成的本底贡献又非常低,因而这一末态是观测VBS过程的理想通道。本项目利用ATLAS探测器采集到的所有 8TeV pp对撞数据(20.3 fb-1),对W±W±(->l±l±vv) jj 过程进行了观测,在不同相空间测量了pp对撞中W±W±jj的产生截面。经过精心的事例选择和细致的本底分析,分别在4.5和3.6倍标准偏差的水平上观测到了W±W±jj的总产生和其电弱产生过程,在事例选择对应的相空间中测得电弱产生截面为1.3±0.4(统计误差)± 0.2 fb(系统误差)。W±W±jj电弱产生的主导过程是W±W±的VBS过程,因而这一结果是实验上首次观测到的VBS过程存在的迹象。这极大推进了VBS的实验研究,为LHC实验上VBS的后续研究打下了重要基础。由于在数据分析中没有发现明显的超出标准模型的效应,因此对反常四规范耦合进行了限制,并在K-矩阵幺正化方案下得到了两个反常四规范耦合参数在95%置信度下的上限。以上所有结果发表在了RPL上,并入选当期的编辑推荐。之后,为了更有效地探测反常四规范耦合,对事例选择进行了进一步优化,得到了对反常四规范耦合参数更强的约束,并发表在了PRD上。利用相同的末态(W±W±jj),还在两个末态喷注不变质量在W质量附近的相空间中,探测了质子质子对撞中的WWW产生过程。结果没有观测到明显的WWW产生迹象,因此设置了WWW产生截面的上限,并发表在EPJC上。这是ATLAS实验上对WWW产生过程的首次测量,也是高能量前沿中对稀有电弱过程研究的重要部分。最后,本项目还在20.3 fb-1的8TeV pp对撞数据中寻找了WZ VBS过程,但由于有限的统计量,没有找到这一VBS过程存在的迹象。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Search for triboson WWW production in pp collisions at sqrt(s)=8TeV with the ATLAS detector
使用 ATLAS 探测器在 sqrt(s)=8TeV 的 pp 碰撞中搜索摩擦子 WWW 的产生
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
Eur. Phys. J. C
影响因子:
--
作者:
[The ATLAS Collaboration]
通讯作者:
The ATLAS Collaboration
DOI:
10.1103/physrevd.96.012007
发表时间:
2017-07-28
期刊:
PHYSICAL REVIEW D
影响因子:
5
作者:
[Aaboud, M., Aad, G., Zwalinski, L.]
通讯作者:
Zwalinski, L.
Evidence for Electroweak Production of WWjj in pp Collisions at sqrt(s) = 8 TeV with the ATLAS Detector
使用 ATLAS 探测器在 sqrt(s) = 8 TeV 的 pp 碰撞中弱电产生 WWjj 的证据
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
PHYSICAL REVIEW LETTERS
影响因子:
8.6
作者:
[ATLAS Collaboration]
通讯作者:
ATLAS Collaboration
一种基于Micromegas探测器的高计数率精确定时技术
-
批准号:11935014
-
项目类别:重点项目
-
资助金额:340.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:刘建北
-
依托单位:
国内基金
海外基金