LHC poszukuje tego, co zupełnie nieoczekiwane
Model standardowy opisuje, w jaki sposób zbiór cząstek elementarnych oraz cztery rodzaje oddziaływań (grawitacja, elektromagnetyzm oraz oddziaływania silne i słabe) tworzą nasz wszechświat. Model powstał na początku lat 70. ub. wieku i opiera się na zbiorze zasad symetrii, pozwalających na wyjaśnienie niemal każdego przeprowadzonego eksperymentu z udziałem wysokich energii. Aby przetestować model standardowy, program badań fizycznych na LHC obejmuje między innymi precyzyjne pomiary tzw. sektora Higgsa cząstek elementarnych. Pomiary te mają również na celu znalezienie odchyleń od przewidywań modelu standardowego. Uczestnicy projektu FPTLHC (From flavor precision tests to LHC discoveries) przypuszczali, że pomiary te mogą odkryć przed nami istnienie nowej fizyki. Ślady takiej nowej fizyki poszukiwane były pośrednio na podstawie odchyleń wynikających z wymiany nowych cząstek. Na przykład, w modelu supersymetrycznym, rozszerzeniu modelu standardowego, przewiduje się istnienie dodatkowych cząstek Higgsa. Fizycy biorący udział w projekcie FPTLHC opierali swoje badania w szczególności na pomiarach niskich energii dotyczących wysoko statystycznych produkcji mionów, kaonów, taonów, kwarków powabnych i mezonów B. Badacze dokonali interpretacji istniejących danych dotyczących zmian zapachu cząstek zachodzących pod wpływem oddziaływań słabych. Zasadniczo proces ten nie różni się od zmiany ich spinu przez oddziaływanie elektromagnetyczne. Brak odchyleń od przewidywań modelu standardowego potwierdza pewną strukturę zapachu przypominającą tę z modelu standardowego. W odmiennym podejściu do takiej struktury, naukowcy z projektu FPTLHC założyli, że widmo zapachu w nowej fizyce ma charakter anarchiczny. Scenariusz ten badano przy pomocy modeli teoretycznych oraz analiz możliwych implikacji dla precyzyjnych pomiarów w niskich energiach. Dokonano dwóch ważnych udoskonaleń. Zespół przygotował fenomenologiczny opis nadmiaru produkcji fotonów przy energiach 750 GeV, zaobserwowanego ostatnio w detektorach ATLAS i CMS w LHC. Wykazano też, że precyzyjna fizyka atomowa może potencjalnie umożliwić sondowanie atomowego oddziaływania Higgsa z dokładnością przewyższającą dokładność eksperymentów w LHC i LEP. Zależności między bezpośrednimi poszukiwaniami a poszukiwaniami pośrednimi muszą być badane w świetle wyników nowych eksperymentów prowadzonych na LHC. W szczególności w świetle odkrycia bozonu Higgsa na LHC, ale braku innych cząstek tego rodzaju, znaczenia badań pośrednich nie sposób przecenić.
Słowa kluczowe
Wielki Zderzacz Hadronów, model standardowy, FPTLHC, nowa fizyka, bozon Higgsa, zapach cząstek
