Top quark production as a window to new physics


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/03/2013
End date: 31/12/2017
Funding: 2100000 SEK


Description

Allt som vi ser omkring oss består av atomer såsom väte, syre, järn och så vidare. Atomerna består i sin tur av odelbara punktlika partiklar. Dessa partiklar är elektroner, muoner, neutriner och kvarkar. Partiklarna hålls samman av fyra olika krafter: elektromagnetisk kraft som förmedlas av kraftbäraren fotonen, dvs det som utgör vanligt ljus, elektrosvag kraft som gör att kärnor faller sönder och strålar, starka kraften mellan kvarkar som förmedlas av gluoner och som håller samman kärnan och slutligen gravitationen som verkar på allt som har massa. Vi har idag en god förståelse av av hur dessa partiklar och krafter (utom gravitationen) beter sin upp till energinivåer kring 250 Gigaelektronvolt (GeV). En elektronvolt är den energi en elektron erhåller om den får accelerera i ett fält på en volt, och en GeV är 1000000000 eV. Vad som händer vid högre energier vet vi inte. Vad vi däremot vet är att den modell vi använder för vår förståelse matematiskt bryter samman om man inte inför antingen en ny partikel som kallas higgspartikeln (den är redan en del av modellen men vi vet inte om den finns) eller att det finns helt ny fysik som vi inte alls känner till. Energinivån när den nuvarande modellen bryter samman sker någonstans mellan 1000-2000 GeV. För att skapa så höga energier har vi byggt en accelerator som kan accelerera partiklar (protoner som i sin tur består av kvarkar) till 7000 GeV i vardera riktningen. När dessa protoner kolliderar och omvandlas till energi finns upp till 14000 GeV av tillgänglig energi för att skapa nya partiklar. För att se dessa partiklar har vi byggt en detektor som kallas ATLAS. ATLAS har vi designat och byggt på i 20 år, den är nu klar och tar data sedan 2010. Acceleratorn LHC har också tagit lika lång tid att färdigställa. Både ATLAS och LHC kör för fullt och producerar i dagsläget kollisioner med en energi av 8000 GeV. Vad vi först vill göra med ATLAS är att se att vi kan återskapa alla de partiklar och processer som vi känner till med hög noggrannhet. Först när vi kan mäta det vi redan känner till kan vi börja söka efter ny fysik och nya typer av partiklar som finns vid höga energier. Det här projektet mäter speciellt parproduktion av den tyngsta partikeln vi känner till, toppkvarken. Toppkvarkar har så hög massa, 173 GeV, att den ligger precis vid gränsen till de energier som vi ännu inte har utforskat. Därför är den så intressant. Kan vi mäta toppkvarkar vet vi att ATLAS och våra analysmetoder fungerar och att vi med gott självförtroende kan börja leta efter ny okänd fysik. Främst vill vi ta reda på vad massa egentligen är. Vi är övertygade om att mekanismen för att skapa massa bör lämna unika mätbara signaturer i produktionen av topkvarkspar.

Last updated on 2017-22-03 at 07:07