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Um homem morto andando?

sábado, 25 jun 2011; \25\America/New_York\America/New_York\k 25 Deixe um comentário

Com o LHC tendo chegado a 1.1\, fb^{-1} de luminosidade integrada entregue ao CMS e ao Atlas (o LHCb e Alice têm luminosidade controlada) fica a pergunta: o D0 e o CDF ainda servem para alguma coisa? É verdade que o Tevatron já entregou mais de 11\, fb^{-1} para cada um deles e o LHC só deve chegar nessa marca na primeira metade do ano que vem. Contudo, duas coisas devem ser levadas em consideração:

  • As seções de choque da maioria dos eventos relevantes crescem 1 ordem de grandeza entre o Tevatron e o LHC.
  • Os detectores do LHC tem maior aceitação que os detectores do Tevatron

Isso faz com que o LHC, para a maioria dos eventos, tenha uma quantidade gravada já próxima ao que o Tevatron tem. Se você juntar isso ao fato que o Atlas e o CMS são detectores novos, com maior eficiência de detecção, melhor resolução de momento, melhor sistema de identificação de partícula, mais herméticos e que o LHC ainda conta com o LHCb que é um detector dedicado a fazer medições de mésons B, uma pergunta óbvia vem em mente:

Os dados do Tevatron ainda servem para alguma coisa?

Nesse post eu vou fazer algumas considerações tentando responder de forma positiva a essa pergunta. Todo mundo que ainda está trabalhando num experimento do Tevatron tem duas opções nesse momento: seja rápido ou seja bom. Se puder ser rápido e bom ao mesmo tempo, melhor ainda.

Vamos então fazer um passeio pelos tópicos de pesquisa mais quentes em física de altas energias experimental (as cores representam casos em que o LHC já passou o Tevatron, ambos ainda podem contribuir e o Tevatron ainda vai estar na frente por muitos anos):

  • Física além do modelo padrão: Nada que pode ser feito aqui. O LHC já é melhor na maioria das procuras e as poucas que ainda não são é porque eles ainda não divulgaram análises com todos os dados que tem.

     

  • QCD: É verdade que o LHC pode testar as previsões da QCD em escala de energia maior. Contudo, ainda tem uma pequena área em que o Tevatron naturalmente pode contribuir mais: alta escala e alta fração de momento. Nessa região, a sensibilidade do Tevatron ainda vai ser maior por um bom tempo.

     

  • Higgs: Com o LHC já tendo 1.1\, fb^{-1} e com a previsão de acumular 5\, fb^{-1} até o final do ano, é melhor que, o quer que o Tevatron tenha para publicar, o faça logo. Porque, se os estudos de sensibilidade do Atlas e do CMS estiverem certos (e tem estado razoavelmente), o Tevatron estará fora da jogada em mais alguns meses.

    A chance do Tevatron é se concentrar na região de baixa massa, pois a região de alta massa o LHC já tem dados o suficiente para superar o Tevatron.

     

  • Top: Acredita-se, devido a sua grande massa, que a física do top pode revelar física além do modelo padrão. O LHC é uma máquina de produzir tops, então em termos de estatística é difícil competir. Contudo, ainda tem um bom tempo que a medida da massa do top vai ser competitiva no Tevatron, já que ela não é dominada por estatística.

    Além disso, o Tevatron pode medir a assimetria forward-backward que o LHC não pode. Claro que, se essa assimetria é real, o LHC pode medir a causa dela, o que torna a medida do Tevatron meio boba.

    O top também é interessante porque ele é o único quark que decai antes de hadronizar. Então, informações de spin são preservadas do produto de decaimento. Só que tops no LHC são produzidos basicamente por glúons, enquanto no Tevatron basicamente por quarks. E quarks e gluons tem estrutura de Lorentz bem diferentes. As medidas são verdadeiramente complementares.

    Por fim, se o teu interesse é eventos de single top, que é sensível a alguns modelos de nova física, o Tevatron ainda vai ter uma vantagem no canal s, mas por pouco tempo.

     

  • Eletrofraca: Devido à precisão que essas medidas exigem, o Tevatron ainda vai dominar as medidas por um bom tempo. A assimetria em decaimentos de W é muito mais relevante no Tevatron, pois é um colisor de prótons com antiprótons. A assimetria em decaimentos de Z não importa tanto o estado inicial, mas o Tevatron ainda faz melhor. Para ser completamente honesto, no caso da produção de Z, o LHCb talvez seja competitivo em breve.

    Massa do W não tem comparação, o LHC vai demorar muito para chegar próximo do Tevatron, isso se chegar, já que o underlying event, o pile up, a parton distribution function e o momento transverso do W no LHC são muito mais difíceis de modelar, implicando numa precisão consideravelmente menor.

     

  • Física de mésons B: Na procura de decaimentos raros o Tevatron já não é mais competitivo com o LHCb. Medidas de assimetria, como a medida no decaimento para muons de mesmo sinal que o D0 fez recentemente e que deve ser atualizada muito em breve com 9\, fb^{-1} de dados continuarão interessante porque essa é outra medida verdadeiramente complementar ao LHC. E, o que talvez é mais interessante, a medida direta do ângulo de violação de CP tem que ser feita bem rápido, ou o LHCb vai tornar qualquer medida no Tevatron risível.

     

Ou seja, para mim, o futuro do D0 e do CDF é claro: eles terão mais um ano de física de descoberta em áreas como Higgs, B physics e top physics. Depois disso, os únicos artigos relevantes serão medidas de física de legado, como a medida da massa do quark top e a massa do bóson W. O LHC, por outro lado, é uma máquina de descoberta de nova física e esse vai ser o foco por muitos anos a vir.

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Aparecimento de neutrinos eletrônicos no MINOS e no T2K

sábado, 25 jun 2011; \25\America/New_York\America/New_York\k 25 1 comentário

Essas duas últimas semanas tem sido intensas para física de neutrinos. Dois experimentos observaram pela primeira vez o aparecimento de neutrinos eletrônicos num feixe de neutrinos muônicos:

T2K: Os neutrinos são detectados no super Kamiokande, que é um detector Cerenkov no Japão. Eles são produzidos num acelerador do J-Parc.

MINOS: Os neutrinos são detectados num calorímetro de aço-cintilador localizado na mina Soudan, nos Estados Unidos. Eles são produzidos num acelerador do Fermilab.

O fato dos neutrinos oscilarem mostra que eles não são os autoestados de massa. Sabe-se que os autoestados de massa dos neutrinos tem uma hierarquia bem característica, com dois autoestados bem próximos e um distante.

Esse autoestado destacado, chamado de m_3, tem uma componente de neutrino muônico e de neutrino tauônico:

A componente eletrônica, apesar de ser a mais precisamente medida, sempre foi estatisticamente consistente com zero. Esses dois resultados mediram, pela primeira vez, uma oscilação inconsistente com zero:

Tanto o programa de neutrinos japonês quanto americano ainda tem muito futuro. O T2K está em fase de recuperação após o grande terremoto que aconteceu no Japão recentemente e deve voltar a tomar dados ano que vêm. O programa de neutrinos do Fermilab vai ser o principal foco de pesquisa desse laboratório após o final da vida do D0 e CDF. Ou seja, grandes novidades estão por vir.

Vale também lembrar que o atual Run Coordinator do MINOS é o físico Carlos Escobar, da UNICAMP. Run Coordinator é a pessoa que coordena a tomada de dados do detector (ou seja, alguém que não costuma dormir muito) e é uma importante figura na colaboração.

Um neutrino, quando entra no super Kamiokande, pode colidir com um nêutron gerando um elétron de alta energia. Esse elétron emite luz Cerekov, cujo característico anel é detectado pelas fotomultipladoras na parede do detector. Esse é um dos seis neutrinos eletrônicos observados pelo T2K na última tomada de dados.

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