Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Βελλίδης Κωνσταντίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
Περίληψη:
Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model - SM), παρά την αδιαμφισβήτητη επιτυχία του στην περιγραφή των δομικών συστατικών της ύλης και των μεταξύ τους αλληλεπιδράσεων, αφήνει αναπάντητα σημαντικά ερωτήματα, με αποτέλεσμα να έχουν προταθεί πολλές νέες θεωρίες προκειμένου να απαντήσουν ορισμένα από αυτά. Μία από αυτές είναι η Υπερσυμμετρία (Supersymmetry – SUSY), η οποία αποτελεί προέκταση του Καθιερωμένου Προτύπου, προβλέποντας για κάθε SM σωμάτιο τον υπερσυμμετρικό του εταίρο με σπιν μειωμένο κατά ħ/2. Σε κάποια SUSY μοντέλα, στα οποία προβλέπεται η διατήρηση μίας νέας συμμετρίας, της R - parity, το ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό σωματίδιο (Lightest Supersymmetric Particle – LSP), το οποίο ονομάζεται neutralino - 1 και είναι υποψήφιο για τη σύσταση της σκοτεινής ύλης, πρέπει να είναι σταθερό. Έτσι, μια επιβεβαίωση της ύπαρξης των SUSY σωματιδίων και ειδικότερα του LSP, θα ήταν υψίστης σημασίας. Από πειραματικής άποψης, περισσότερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι αλυσίδες διάσπασης, στις οποίες η διαφορά μάζας μεταξύ των μητρικών (π.χ. neutralino - 2, chargino - 1) και των θυγατρικών (LSPs) SUSY σωματιδίων είναι πολύ μικρή, σενάρια τα οποία αναφέρονται ως compressed. Τη δυσκολία σε αυτά, όμως, συνιστά το γεγονός ότι η ορμή των τελικών προϊόντων μειώνεται δραματικά, ομοίως και η ελλείπουσα εγκάρσια ορμή του γεγονότος, με συνέπεια η διάκριση αυτών των διασπάσεων από το σύνολο των γνωστών αλληλεπιδράσεων (SM background) να καθίσταται μεγάλη πρόκληση. Ωστόσο, όπως θα δούμε, η δυσκολία αυτή μπορεί να μετριαστεί σε περιπτώσεις όπου το σύστημα των μητρικών SUSY σωματιδίων ανακρούεται από μία ή περισσότερες δέσμες γλουονίων (Initial State Radiation jets – ISR jets). Επιπλέον δυσκολία αποτελεί το γεγονός ότι, αν παραχθούν σε έναν επιταχυντή αδρονίων, τα LSPs διαφεύγουν χωρίς να ανιχνευτούν, όπως και τα SM νετρίνα. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν κινηματικές και πιθανώς και συνδυαστικές ασάφειες που δεν μας επιτρέπουν να λάβουμε πληροφορίες για όλες τις ιδιότητες των ενδιάμεσων σωματιδίων της αλυσίδας διάσπασης. Η λύση στο παραπάνω πρόβλημα δίνεται μέσω μιας μεθόδου που ονομάζεται Recursive Jigsaw Reconstruction (RJR). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό αλγορίθμων-κανόνων, γνωστών ως Jigsaw Rules (JR’s), οι οποίοι εφαρμόζονται αναδρομικά και καταφέρνουν να επιλύσουν με μεγάλη επιτυχία τις ασάφειες που εμφανίζονται σε κάθε διεργασία. Στην παρούσα πτυχιακή εργασία, κάνοντας χρήση του λογισμικού πακέτου RestFrames, θα εφαρμόσουμε τη μέθοδο RJR στην περίπτωση της εξής αντίδρασης: neutralino-2 chargino-1 -> Z(ll) neutralino-1 W(lν) neutralino-1. Στόχος μας είναι η ορθή παραγωγή και ανακατασκευή της, καθώς και ο υπολογισμός - μελέτη της κινηματικής ποσότητας R_ISR, η οποία είναι "ευαίσθητη" στην παρουσία βαρέων LSPs και κατάλληλη να χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση σημάτων της συγκεκριμένης αντίδρασης, αλλά και σημάτων από compressed SUSY τοπολογίες γενικότερα.
Λέξεις-κλειδιά:
Υπερσυμμετρία, κινηματική ανακατασκευή, αλυσίδα διάσπασης, ελλείπουσα εγκάρσια ορμή, δέσμη γλουονίων
