交大團隊為LHC實驗上發現矢量玻色子散射過程做出重要貢獻

2021-01-09 上海交通大學新聞網

歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機實驗(LHC)上的ATLAS大型國際實驗合作組於7月5日在ICHEP2018國際高能物理會議上公布了首次以超過5倍標準偏差的統計顯著性發現了標準模型稀有產生過程，即 WZàWZ（5.6s）和同號電荷WWàWW （6.9s）「矢量玻色子散射」過程，並為此撰寫了物理摘要Quarks observed to interact via minuscule 『weak lightsabers』專題報導。（http://atlas.cern/updates/physics-briefing/weak-lightsabers）上海交通大學和李政道研究所ATLAS研究團隊對該發現做出了重要的貢獻。

  

上圖：LHC，中圖：BDT輸出變量，下圖：雙噴注的質量分布

矢量玻色子散射（Vector Boson Scattering, 簡稱VBS，一般對於2à2過程而言）與矢量玻色子聚合（Vector Boson Fusion，簡稱VBF，一般對於2à1過程而言）是TeV能區對撞機物理中重要的前沿研究課題。在無希格斯機製作用假設下的標準模型預言中，縱向極化的W/Z矢量玻色子散射振幅將會隨能量增加而發散，最終在TeV的高能區破壞么正性。VBS與VBF過程既可以用來檢驗標準模型電弱相互作用的物理預期及電弱破缺機制，又可以用來檢驗希格斯機制在電弱融合、散射過程中的么正化影響。同時可以用來探索可能存在的、除標準模型希格斯機制外的其他新物理機制的存在性，譬如新共振態、規範玻色子反常耦合及對VBS/VBF過程么正性的影響等。具有重要的物理意義。

上海交通大學和李政道研究所ATLAS研究團隊對該發現做出重要的貢獻。Elena Yatsenko和李數對WZ分析道作出了關鍵性貢獻，負責了分析框架的搭建、信號與本底模擬和計算、理論不確定度計算等重要分析任務，博士後Elena Yatsenko擔任WZ分析的課題負責人。WZàWZ散射過程的發現為LHC實驗中的首次。Monika Mittal、Elena Yatsenko、李數、郭軍和楊海軍等對同號電荷WWàWW散射過程作出了重要貢獻，負責了電弱高階過程和QCD高階過程相干性的物理研究及理論不確定度估計，Elena Yatsenko任該物理分析的Editorial Board成員。

 Elena Yatsenko博士2015年畢業於德國同步加速器研究所(DESY)與漢堡大學，曾於法國國家科學研究中心安納西粒子物理研究所從事博士後研究，長期參與多項重要ATLAS實驗前沿物理課題，尤其是對於標準模型的精確檢驗做出了突出貢獻。目前任上海交通大學物理天文學院博士後，ATLAS合作組WZ物理分析課題負責人，同號電荷WW物理分析課題Editorial Board。

 Monika Mittal博士2016年博士畢業於印度Panjab大學，博士期間參與了CMS實驗並獲合作組Achievement Award，目前任上海交通大學物理天文學院博士後，從事電弱物理和超越標準模型新物理研究。

李數研究員2008年本科畢業於中國科學技術大學，2012年獲得博士；2013-2017年在美國杜克大學從事博士後研究；2017年起作為首位「李政道青年學者」加盟李政道研究所和上海交通大學物理與天文學院核與粒子物理研究所（INPAC）。2009年起從事LHC/ATLAS實驗前沿課題研究，歷任ATLAS合作組蒙特卡洛驗證組負責人(2015-2017)，標準模型電弱物理組負責人(2017-2018)，蒙特卡洛產生子研發組負責人(2018.4-)。重要的研究成果還包括：1)WW玻色子產生截面和反常耦合測量、2)精確測量希格斯粒子的WW衰變道標準模型本底、3)LHC首次發現三玻色子（Z和雙光子）稀有過程及反常耦合測量、4）ATLAS首篇Z+光子+雙噴注純電弱相互作用散射過程測量、5）有效排除750GeV疑似共振態的Z+光子重質量共振態尋找。

郭軍研究員2009年畢業於美國紐約州立大學石溪分校，獲博士學位，2009~2014年於美國哥倫比亞大學作博士後研究，2014年加入上海交通大學物理與天文學院。博士期間參加D0實驗，對W質量作出精確測量，博士後期間負責ATLAS Calo Monitoring和Data Quality工作並有多篇新物理尋找的重要物理結果發表。目前承擔上海交大ATLAS團隊繆子探測器升級項目和TeV新物理尋找課題。

楊海軍教授2000年博士畢業於高能物理研究所和瑞士蘇黎世聯邦理工學院，2000-2012年在美國密西根大學任博士後和研究科學家。2012年9月起任職上海交通大學物理與天文學院，創建對撞機實驗組。2005年起參與ATLAS實驗組，2009-2014年擔任ATLAS大批量數據處理和分析聯絡人。2016年起擔任ATLAS 中國組（USTC-SDU-SJTU）的負責人，2018年起擔任ATLAS大型國際合作組顧問委員會成員。最先提出用BDT方法作粒子鑑別，已經廣泛應用於大型強子對撞機實驗，對希格斯粒子的發現和性質測量，以及新粒子的尋找做出了重要貢獻。

參考文獻：

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2018-033/

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLAS-CONF-2018-030/

http://atlas.cern/updates/physics-briefing/weak-lightsabers

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