Badanie tajemnic świata subatomowego
Poszukiwania bozonu Higgsa oraz próby oszacowania jego masy wymagały precyzyjnego wyekstrahowania sygnału bozonu Higgsa z procesów zachodzących w tle. Głównym celem uczestników projektu "Precision study of W bosons pair production in association with jets at high energy colliders" (SAMURAI-APPS) było zapewnienie w znacznym stopniu zautomatyzowanych narzędzi do realizacji tego celu. Zespół projektu SAMURAI-APPS opracował w szczególności narzędzia do wysokiego rzędu korekt kolizji hadron-hadron. Opracowano pakiet oprogramowania GOSAM, wspomagający zautomatyzowane obliczanie przekroju rozpraszania wraz z opisem prawdopodobieństwa zajścia interakcji pomiędzy cząstkami. Sprzężenie pomiędzy reagującymi ze sobą cząstkami zostało zwizualizowane przy użyciu diagramów Feynmana. Korekty wysokiego rzędu przedstawiono na diagramach w postaci pętli. Oprogramowanie GOSAM posłużyło do obliczenia poprawek, zarówno w ramach chromodynamiki kwantowej, jak i teorii oddziaływań elektrosłabych. Chromodynamika kwantowa to teoria oddziaływań silnych pomiędzy cząstkami elementarnymi, które wraz z oddziaływaniami elektrosłabymi składają się na model standardowy. Użytkownik musi jedynie określić szczegóły procesu, który ma zostać poddany analizie i uruchomić generowanie kodu źródłowego oraz jego kompilację. W zależności od konfiguracji danego procesu, amplitudy rozpraszania mogą być wyprowadzone przy użyciu różnych technik. W oprogramowaniu GOSAM dostępna jest opcja doboru najlepszego podejścia z uwzględnieniem szybkości oraz stabilności numerycznej. W dniu 4 lipca 2012 r. w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) ogłoszono zaobserwowanie bozonu Higgsa o masie około 125 GeV. To odkrycie było potwierdzeniem wielkiego sukcesu modelu standardowego ze względu na zgodność pomiaru właściwości bozonu Higgsa z prognozami teoretycznymi. Model standardowy opisuje wprawdzie precyzyjnie zjawiska w swojej domenie, brakuje nam jednak nadal niektórych elementów układanki. Wykorzystanie narzędzi opracowanych w ramach projektu SAMURAI-APPS w większej liczbie doświadczeń w Wielkim Zderzaczu Hadronów może zmienić ten stan rzeczy. Według oczekiwań, szczegółowe pomiary rozpadów związanych z bozonem Higgsa, podobnie jak wszystkich innych nowych cząstek, mają ukazać nam nieznane dotąd aspekty świata subatomowego.
Słowa kluczowe
Model standardowy, Wielki Zderzacz Hadronów, bozon Higgsa, GOSAM, Feynman, chromodynamika kwantowa, elektrosłaby, cząstki elementarne, subatomowy
