阿特拉斯探測器記錄的一次碰撞事件的能量為13.5TEV,其中有兩個候選的置換電子,每一個都用一個軌道(藍線)表示,指向阿特拉斯熱量計(綠色)中的能量儲存。這幅圖顯示了探測器的軸向圖,顯示了從相互作用點(紅色圓周)被幾個mm移動的電子軌跡。(圖:阿特拉斯/歐洲核研究中心) (圖:阿特拉斯/歐洲核研究中心)

盡管它在描述物質的基本組成部分及其相互作用方面取得了巨大的成功, 標準模型 粒子物理被認為是不完整的。因此,全球和空間的實驗正在尋找新物理現象的跡象,這些現象將引導物理學家走向更全面的理論。

一年兩次 伊切普 本周早些時候在布拉格舉行的會議, 地圖集 協作公司首次提出了在創紀錄的碰撞能量上尋找新物理學的結果,其目標是重離子碰撞產生的磁單極和質子-質子碰撞產生的長壽粒子。

磁極體是假設的粒子,僅有一個北極或南極,使它們具有磁電荷。它們的存在將證明電和磁之間的完全對稱。它還將確認"大統一理論"的某些方面,超越了標準模型,即在非常高的能量下統一強、弱和電磁力。

研究人員在 大型強子對撞機 (LHC)正在尋找高能碰撞中產生的壟斷。單極體將高度電離,這意味著它們將從原子中剝離出電子,并在粒子探測器中留下大量的能量儲存。

在一個 新的磁極搜尋 "Atlas協作"分析了其第一個重離子(鉛鉛)碰撞數據,該數據是在2023年秋季收集的,以每對中子(質子或中子)5.36億伏特高能量收集的。具體而言,阿特拉斯研究人員研究了超周邊碰撞,在這種碰撞中,離子不會通過短距離的強相互作用集中碰撞,而是通過足夠近的距離通過較弱但長距離的電磁力相互作用。鉛離子之間的碰撞可以產生宇宙中最大的磁場,強度高達1016特斯拉。

如果一對磁體 在這種相互作用中產生的 ,它將是在另一個空的探測器中發現的唯一粒子系統,它將表現為集中的離子化電子云。在尋找唯一的信號特征并分析可以模仿它們的背景之后,阿特拉斯在其運行的3個重離子數據中沒有發現壟斷的跡象。

結果表明,該方法對超周邊重離子碰撞產生的單極質量質量在120GV以下的單極的生產率設定了世界最佳的限制。此外,本分析還介紹了一種研究大型強子對撞機及其以外重離子數據中高度電離粒子的方法。

大多數尋找新的物理學的人都在尋找新的粒子,這些粒子會"迅速"衰變,并產生衰變產物,這些衰變產物來自于LHC的質子-質子相互作用點。然而,超越標準的物理學理論,包括超對稱性,也預測了"壽命長的粒子",這些粒子將產生遠離相互作用點的衰變產物。這種微粒需要專門的技術來重建微粒軌跡,而且可能在先前的搜索中沒有被發現。

地圖集 釋放 對一對長壽粒子的新搜索結果,每個粒子都衰變成電子、介子或頭輕子,結果產生了兩個粒子軌道,從阿特拉斯相互作用點(見上圖)"置換"--這是一個罕見的特征,可能是新物理學的標志。特別是,阿特拉斯尋找了一個新的簽名,其中一個壽命較長的粒子在衰變之前能跑得足夠遠,所以只能探測到一個電子。

這是第一次使用大型強子對撞機(LHC)運行3的13.5TEV質子-質子碰撞數據進行的這類Atlas搜索。在籌備運行3的過程中,阿特拉斯研究人員加強了在線碰撞事件選擇--"觸發器"--重建了移動軌道,這使得目前能夠搜索新的長壽粒子。

所有搜索區域的活動收益與標準-模型期望相符。這些結果對長壽命的超對稱電子、穆子和頭輕子的伙伴設置了最嚴格的限制。

有了來自大型強子對撞機及其未來升級的更多數據, 高發光度 阿特拉斯物理學家將繼續尋找長壽粒子、磁單極粒子和其他假設粒子,同時進一步完善他們的搜索技術和開發新的實驗策略。