15 בנובמבר 2013
מסמך זה מדגים פרוטוקול ללשכתב את גבולות מודל פשוטים ניסיוניים לגבולות שמרניים ואגרסיביים במודל פיסיקה חדש שרירותי. ניתן לשכתב תוצאות ניסוי ה-LHC זמינות לציבור באופן זה לגבולות כמעט על כל מודל פיסיקה חדש עם חתימה כמו סופר סימטריה.
המטרה הכוללת של הליך זה היא להחיל מגבלות קיימות על מודלים פשוטים כדי להשלים מודלים פיזיקליים חדשים. זה מושג על ידי פירוק המודל הפיזיקלי החדש לתהליכים ולאופנים המרכיבים אותו. השלב השני הוא להרכיב רשימה של מודלים פשוטים המכסים את התהליכים במודל הפיזיקה החדש.
לאחר מכן, יש לאמת את הקינמטיקה של הדגמים הפשוטים שנבחרו מול הקינמטיקה של נקודה מלאה כדי להבטיח כיסוי מלא. השלב האחרון הוא המרת המגבלות הקיימות על המודלים הפשוטים הללו למגבלות על המודל הפיזיקלי החדש. בסופו של דבר, הגבולות המשוערים באמצעות מודלים פשוטים משמשים כדי להראות שניתן להשיג גבולות משוערים ללא מחקרי מונטקרלו ייעודיים.
היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני השיטות הקיימות הוא שאין צורך לאמת או להפעיל סימולציה של גלאי על מנת להשיג מגבלה שימושית. שיטה זו מעניקה לתיאורטיקנים דרך חדשה להשתמש בתוצאות ניסויים אנשים חדשים מעבר להבנת מודל. הפיזיקה בדרך כלל נאבקת במורכבות לכאורה של מודלים פיזיקליים חדשים.
עם זאת, בשיטה זו אנו מסוגלים לשחזר כמעט באופן מלא את הקינמטיקה של הדגם השלם, שהוא המספר הקטן של דגמים פשוטים, מה שמקל על החיים בהרבה. הצעד הראשון בחקר כבידת-על מינימלית שנחקרה בסרטון זה או בכל מודל פיזיקלי חדש הוא ליצור אירועי התנגשות פרוטון המכסים מישור במרחב הפרמטרים שלו. לשם כך, השתמש באוסף תוכנות המפיק אירועים עם מקלחות פרטון ומשלב מודל פטרונות.
העבירו את האירועים דרך חבילת תוכנת PGS סימולציה די טובה עם כרטיס פרמטר גדול של גלאי מאיץ הדרון, וחלצו אובייקטים של מצב סופי. לאחר מכן, השתמש בתוצאות אירוע PGS וברשומת אירוע המחולל כדי לסווג את ייצור החלקים במצבי דעיכה. עקוב אחר כל מסות החלקיקים, מנגנוני הייצור, שרשראות הדעיכה והספירה שלהן בהתאמה, והשתמש בהן כדי לחשב שברים מסועפים.
חשב את חתכי הייצור הטובים ביותר עבור המודל המבוקש. התחל שחזור מודל על ידי בחירת נקודה במרחב הפרמטרים של הפיזיקה החדשה. דגמו את חצי המישור M zero M1 בכוח משיכה מינימלי.
קבע את מצבי הייצור עבור נקודה זו, ושים לב למצבי הייצור החשובים עבור אותה נקודה במרחב הפרמטרים. קבע את מצבי הדעיכה החשובים סרוק את שטח הפרמטרים וחזור על שלבים אלה עד שיהיה מילון של מודלים פשוטים המכסים לפחות 50% ממצבי הייצור והדעיכה הפתוחים של מודל הפיזיקה החדש. לאחר מכן, התחל לבדוק את איכות הדגם הפשוט.
בחר נקודה מייצגת של מודל הפיזיקה החדש ובנה שם את המודל הפשוט הרלוונטי באמצעות המסות המתאימות. חזור על כך למספר נקודות וכתוצאה מכך מספר דגמים פשוטים. התחל עם מודל פשוט אחד ושקלל אותו עם גורם שהוא פרופורציונלי לשבר הייצור שלו כפול שבר ההסתעפות שלו.
לאחר מכן, הוסף דגם משוקלל שני לראשון. המשך לעשות את אותו הדבר עבור כל אחד מהדגמים האחרים כדי ליצור סכום על כל הדגמים. לאחר מכן, חשב את ההתפלגויות הקינמטיות עבור הנקודות המייצגות של כבידה מינימלית באמצעות נוהל יצירת האירועים והשווה אותה לאלו של המודל הפשוט המשולב.
אם הקינמטיקה שונה ביותר מ-30%כלול דגמים פשוטים נוספים כדי לשפר את הכיסוי עבור הגבול השמרני ביותר. התחל את בניית הגבול על-ידי התחשבות בביטוי עבור מספר האירועים הצפוי המוצג כאן. השג את המוצרים הרלוונטיים של קבלה ויעילות.
בחר נקודת מרחב פרמטרית והשתמש במשוואה זו כדי לבחון את התנהגות מודל הפיזיקה החדש כאשר אין הנחות לגבי אירועים שאינם כלולים במפורש במודל הפשוט. כדי להשיג גבול מציאותי יותר לאותה נקודת מרחב פרמטר. בדוק את המודל הפיזיקלי החדש תחת ההנחה שהיעילות לייצור נלווה אינה שונה באופן משמעותי מזו של ייצור זוגות.
לגבול אגרסיבי יותר, בדוק את נקודת המרחב של הפרמטר בהנחה שמצבי הייצור אינם מיוצגים על ידי כלולים במפורש. דגמים פשוטים דומים לאלה הכלולים. כדי להשיג את הגבול האגרסיבי ביותר האפשרי, הוסף את ההנחה שמצבי הדעיכה אינם מיוצגים על ידי הכלול במפורש.
דגמים פשוטים דומים לאלה של הדגמים הכלולים. בהנחה שאין מידע על מתאמים, השתמש במגבלה שנקבעה על ידי אזור האות עם הביצועים הצפויים הטובים ביותר. תרשים זה מציג דוגמה של אפס לפט על גבול אי הכללה עבור מודלים של כבידה מינימלית עם יחס של ערכי תוחלת ואקום היגס של 10, צימוד ליניארי של אפס ופרמטר מסה חיובי.
הגבולות המשולבים מתקבלים על ידי שימוש באזור האות, המייצר את הגבול הצפוי הטוב ביותר בכל נקודה במרחב הפרמטרים. הקו הכחול של המקף מציג את מגבלת רמת הביטחון הצפויה של 95%. לא נלקחות בחשבון אי-ודאות תיאורטית שיטתית.
הקו האדום המלא הוא תוצאות הגבול שנצפו מחיפושים קודמים עם אפשרויות פרמטרים שונות מוצגות גם כן. להלן מגבלות ההחרגה המתקבלות באמצעות מודלים פשוטים בלבד עבור כל אחת מההנחות האגרסיביות יותר שנעשו בניתוח. הגבולות מסומנים לפי מספר משוואת כתב היד שלהם.
כדי לבצע השוואה עם ניסוי האטלס, מכפלת יחס הקבלה והיעילות עוברת אינטרפולציה. מגבלת ההחרגה השמרנית ביותר עוקבת אחר מגבלת החיפוש הייעודי באזורים המכוסים היטב על ידי המודלים הפשוטים, הגבול האגרסיבי ביותר מעריך יתר על המידה אי הכללה של עד 40 ג'יגה וולט אלקטרונים באזור הנשלט על ידי squawk ועד 100 ג'יגה אלקטרון וולט באזור הנשלט על ידי ג'ינו. שימו לב שגם עבור המספר הקטן של הדגמים הפשוטים המשמשים, הגבולות השמרניים שנקבעו קרובים לתוצאה הנכונה.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתם אמורים להבין היטב כיצד להשתמש במגבלות הניסוי הקיימות כדי להציב מגבלה על כל מודל פיזיקלי חדש. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור בדיוק אילו הנחות הועלו על המצבים הסופיים והאם הנחות אלה פיזיות ותקפות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מאמר זה מציג פרוטוקול לתרגום מגבלות ניסיוניות ממודלים מפושטים למגבלות שמרניות ואגרסיביות שניתן להחיל על מודלים של פיזיקה חדשה. המתודולוגיה מאפשרת שימוש בתוצאות ניסיוניות קיימות מה-LHC כדי להסיק מגבלות על מודלים שונים של פיזיקה חדשה בעלי חתימות דומות לאלו של על-סימטריה.
קביעת מגבלות ניסיוניות על על-סימטריה (supersymmetry) ותאוריות קשורות היא אתגר קריטי בשל מרחבי פרמטרים עצומים ומבני מודלים מורכבים. השימוש במודלים מפושטים מאפשר הגדרת מגבלות ניתנות לפירוש ולהעברה באופן יעיל יותר, דבר התומך בבדיקת היפותזות חסונה ובמיון תיקי מחקר בשלבי הגילוי הראשוניים. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי ומאיצה את קבלת ההחלטות לאורך צינורות מחקר תאורטיים ותרגומיים.
מתודולוגיה זו משלבת שלבים החל מגילוי מוקדם ועד לזיהוי מוביל (lead identification), על ידי מתן אפשרות לניסוח מחדש ומהיר של תוצאות ניסיוניות במסגרות תיאורטיות חדשות.