Badania na Wielkim Zderzaczu Hadronów dzięki grantowi z NCN

Dr inż. Klaudia Maj z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH otrzyma grant w wysokości 537 825 zł w ramach konkursu SONATINA ogłoszonego przez Narodowego Centrum Nauki. Przyznana kwota pozwoli na prowadzenie przez nią badań na Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN w Genewie - informuje uczelnia.

Realizowany przez dr inż. Klaudię Maj z Akademii Górniczo-Hutniczej projekt nosi tytuł Badanie anomalnego momentu magnetycznego taonu w eksperymencie ATLAS.

- Precyzyjne pomiary Modelu Standardowego (SM) oraz poszukiwania rozbieżności pomiędzy zmierzonymi wielkościami a tymi obliczonymi w teorii służą jako nieocenione narzędzia do testowania teorii na poziomie kwantowym oraz dostarczają informacji o stosowalności różnych scenariuszy z sektora fizyki poza Modelem Standardowym. Anomalne momenty magnetyczne elektronu i mionu, ze względu na niezwykłą precyzję eksperymentalną ich pomiarów, są doskonałymi wielkościami do testowania założeń SM. W przypadku anomalnego momentu magnetycznego leptonu tau (taonu τ) tylko wartość teoretyczna jest precyzyjnie oszacowana. Ze względu na krótki czas życia taonu bezpośredni i dokładny pomiar jego anomalnego momentu magnetycznego stanowi eksperymentalne wyzwanie. Ostatnie obliczenia teoretyczne wskazują, że dane zebrane podczas ultra-peryferycznych zderzeń ołów-ołów przez eksperyment ATLAS pozwalają na zbadanie reakcji, w której w wyniku oddziaływania dwóch fotonów powstaje para taonów (γγ → τ τ). Przekrój czynny takiego procesu jest wielkością czułą na wartość anomalnego momentu magnetycznego taonu. Celem projektu jest zbadanie procesu γγ → τ τ w odniesieniu do jego czułości na anomalny moment magnetyczny leptonu τ w ultraperyferycznych zderzeniach ołów-ołów (Pb+Pb) w eksperymencie ATLAS przy energiach dostępnych na Wielkim Zderzaczu Hadronów - czytamy w komunikacie.

AGH informuje, że eksperyment ATLAS jest jednym z dwóch eksperymentów ogólnego przeznaczenia na Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN w Genewie. Został zaprojektowany bardzo precyzyjnie do poszukiwania bozonu Higgsa (odkrytego 2012 r.) w zderzeniach proton-proton, który według przewidywań Modelu Standardowego rozpada się m.in. na dwa fotony.

- Eksperyment ATLAS bierze również udział w programie jądrowym i przez około miesiąc w roku zbiera dane ze zderzeń ołów-ołów. Wiązki ołowiu mogą służyć jako źródło intensywnego strumienia wysokoenergetycznych fotonów. Takie fotony oddziałują ze sobą w różnoraki sposób stwarzając możliwości dla pomiarów ciekawych procesów fizycznych - czytamy.

Jednym ze zjawisk ostatnio zbadanych przy użyciu fotonów produkowanych w ultraperyferycznych zderzeniach ciężkich jonów jest rozpraszanie światła na świetle (ang. light-by-light scattering), w którym dwa fotony – cząstki światła – oddziałują ze sobą, rozpraszając się jak cząstki materii. Obserwacja tego rzadkiego procesu utorowała eksperymentalną drogę do kolejnego wyzwania jakim jest próba precyzyjnego pomiaru anomalnego momentu magnetycznego leptonu tau.

- W elektrodynamice kwantowej anomalny moment magnetyczny cząstki jest miarą wpływu efektów mechaniki kwantowej na moment magnetyczny tej cząstki. Zgodnie z równaniem Diraca moment magnetyczny cząstki jest wyrażony przy pomocy współczynnika g=2. W przypadku cząstek takich jak elektron ten klasyczny wynik różni się od obserwowanej wartości o niewielki ułamek procenta. Wszelkie odchylenia od g=2 torują drogę do poszukiwań tzw. Nowej Fizyki, czyli do odkrywania zjawisk, które nie są opisane przez dotychczas obowiązujący Model Standardowy. W szczególności duże wartości anomalnego momentu magnetycznego mogą wskazywać na wewnętrzną strukturę cząstki, tak jak w przypadku protonu, który składa się z naładowanych kwarków - czytamy.