Введение к работе
з І. .
Настоящая диссертация посвящена попеку редких и запрещенных в Стандартной Модели Электрослабых Взаимодействий распг-iod нейтрального промежуточного бозо.ча на электрон-позитронием даллайдере ЛЭП в ЦЕРНс (г. Женева, Швейцария).
Актуальность проблемы.
В 1983 голу Европейским Центром Ядерных Исследований (ЦЕРН) 5ыло начато строительство крупнейшего в мире ускорнтелыю-іакопнтельного электрон-позгпронного комплекса ЛЭП. Запуск jtko-эителя ЛЭП состоялся в июле 1089 года. Па новом ускорителе были гозданы четыре экспериментальные установки: АЛЕФ, ДЕЛЬФИ. ЛЗ і ОПАЛ. С момента пуска ускорителя, в течение 1989-1002 гг. па mix установках было зарегистрировано более С миллионов распадов бозона. Накопленная уникальная статистика позволяет с иысокон точностью провести различные тесты Стандартной Модели, в частности, поиски редких и запрещенных в СМ распадов Z0.
Цели и задачи исследования
Основной целью настоящей работы являлся поиск редких и запрещенных в Стандартной Модели распадов. Z0, а именно:
Поиск распадов Z0 бозона с нарушением лептонного числа;
Поиск рождения тяжелого нейтрального лептона в распадах Z0 бозона.
Научная новизна, значимость н практическая полезность проведенной работы.
' В настоящее время развитие теоретической физики позволило объединить слабые и электромагнитные взаимодействия в одну теорию, называемой Стандартной Моделью Электрослабых Взаимодействий (СМ) , которая включает в себя модель злектрослабы.ч взаимодействий лептонов Глэшоу, Вайнберга и Салама, расширенную на кварковий сектор введением матрицы смешивания Кабиббо-Кобаяши-Маскавы и привлечения идеи цветных кварков из квантовой хромо-динамнки.
Предсказания Стандартной Модели были подтверждены многочисленными экспериментами, в том числе и открытием И' и Z бозонов в 1983 году с массами, близкими к рассчетным.
Несмотря на все успехи Стандартной Модели, несколько вопросов остаются в ней нерешенными, указывая на то, что Стандартная Модель может быть неполной. Так, в частности, свободными параметрами в ней являются массы фундаментальных фермнонов. число их поколений, значения элементов матрицы смешивания Кобаяши-Маскавы, константы элсктрослабого взаимодействия. Весьма актуальным поэтому является поиск различных нарушений Стандартной Модели.
В настоящей работе проведен поиск нарушения закона сохранения лептонного числа и поиск существования тяжелого нейтрального лептона (правого нейтрино) с массой до 91 ГэВ в распадах Z бозона.
В Стандартной М^одел^лептонное_чпсло абсолютно сохраняется, поэтому наблюдение распадов Z0 бозона с несохраненнем лептонного числа явилось бы четким указанием на неполноту СМ.
Все фундаментальные частицы в СМ, за исключением нейтрино, имеют также правые компоненты, которые являются еннглетами в изотопическом пространстве. Отсутствие таких компонент у нейтрино не является следствием какой-либо фундаментальной симметрии, а возникает из-за нулевой массы нейтрино, что, в свою очередь, не имеет в СМ надежного теоретического обоснования. Расширения
5 Стандартной Модели, включающие тяжелые нейтральные лептоны как правые компоненты нейтрино, одновременно позволяют обосновать малые (совместимые с экспериментом) плп нулевые массы нейтрино.
В результате физического анализа распадов Z0 бозона установлены:
Новые пределы на ширину распадов Z0 бозона с нссохранением лептонного числа, Z -+ ет и Z0 -+ /іг, которые существенно улучшают известные раннее. Полученные результаты подтверждают с высокой точностью предсказания Стандартной Модели и, одновременно, исключают некоторые ее расширения, допускающие такие распады на древесном уровне,как например, модели с присутствием дополнительных калибровочных бозонов.
Новые пределы на величину амплитуды смешивания тяжелого нейтрального лептона с обычными нейтрино,а также на сечение его рождения, в диапазоне масс ТНЛ от 0.5 до 91 ГэВ , которые существенно улучшают известные раннее.
Написанный автором Монте-Карло генератор событий распадов Z0 с рождением тяжелого нейтрального лептона включен в пакет программ моделирования данных эксперимента ЛЗ и применялся также в работе по поиску рождения суперсимметричных нейтральных частиц в распадах Z0 бозона.
Разработанный в данной работе алгоритм селекции редких распадов Z0 бозона использовался также для поиска рождения суперснм-метричных нейтральных частиц в распадах Z0 бозона.
Разработанные в данной работе методы анализа данных (метод разделения 7г- мезонов и фотонов, метод разделения электронов и г-лептонов, метод разделения мюонов и пионов) применяются в -эксперименте ЛЗ.
Автор активно участвовал на всех этапах создания одного из основных детекторов комплекса ЛЗ - адронного калориметра с урановым поглотителем и проволочными пропорциональными камерами, в
том числе: создаЕіия прототипаадронного калориметра и экспериментального исследования его свойств; разработки автоматизированного комплекса для контроля, слежения н автоматического снятия физических характеристик проволочных пропорциональных камер; разработки методик контроля работы камер с помощью естественной радиоактивности урана, -энергетической калибровки калориметра и алгоритма реконструкции адронов и адрошгых струн.
Апробация работы.
Результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались на собраниях сотрудничества ЛЗ, Международной Лсптоц-Фотонной конференции (г. Женева, 1991 г.), на РочесторскоГі конференции (г. Даллас [992 г.) и на Международной Европейской Физической конференции (г. Марсель, 1993 г.).
По теме диссертации в 1989-1992 годах опубликованы 5 работ. Предварительная защита диссертации проведена на заседании секции НТС N 9 ИТЭФ.
Структура диссертации.
Диссертация состоит лз введения, G глав и заключения, содержит 10G страниц, 63 рисунка, 11 таблиц, список цитированной литературы составляет 63 наименования.
II. Краткое содержание диссертации.
