Produzione di getti nelle collisioni tra adroni

Le collisioni tra protoni ad alta energia che avvengono al LHC creano quark e gluoni molto energetici. Mentre queste particelle elementari si allontanano dal punto della collisione, esse emettono più gluoni, che si possono suddividere in ulteriori quark e gluoni. Questo porta a un getto relativamente stretto di particelle.

Le misurazioni LHC sono spesso separate in bin con un numero particolare di getti di adroni energetici. Un team finanziato dall’UE ha studiato gli effetti del binning del getto, che influisce sulla precisione con cui gli accoppiamenti delle particelle del modello standard con i bosoni di Higgs sono ricavati. Uno degli aspetti più eccitanti dei bosoni di Higgs nel modello standard è che gli accoppiamenti con tutte le altre particelle sono invariabili. Qualunque deviazione da questo quadro indica degli stati fisici nuovi e sconosciuti.

All’interno del progetto PRECISIONJETS4LHC (Precise predictions for Higgs and new physics signals with jets at the Large Hadron Collider), i fisici hanno utilizzato la risommazione per migliorare la descrizione dei getti per Higgs e nuove ricerche fisiche, sfruttando le eccellenti prestazioni dei rilevatori LHC. La teoria SCET (soft-collinear effective theory) fornisce un quadro valido per la risommazione a ordini più elevati.

Le funzioni di fascio e getto nella SCET descrivono la radiazione nello stato iniziale e finale. I fisici hanno mostrato che esse potevano essere facilmente calcolate all’ordine next-to-leading. All’ordine next-to-next-to-leading, esse riproducevano la funzione del getto di quark e calcolavano per la prima volta la funzione di frammentazione del getto di quark.

I fisici hanno inoltre migliorato la descrizione della sottostruttura dei getti usando la risommazione e la fattorizzazione, piuttosto che affidarsi unicamente a simulazioni Monte Carlo. Nello specifico, il tentativo ha coperto angolarità, carica e massa dei getti; e i risultati sono stati confrontati con misurazioni ottenute dai rilevatori LHC.

La produzione di getti di adroni nelle collisioni tra protoni rappresenta uno dei processi più essenziali al LHC. Essi formano un significativo sfondo al modello standard per molti nuovi processi fisici. I risultati del progetto contribuiranno a spiegare correttamente sia il fascio che i getti centrali nei futuri tentativi per meglio comprendere gli stati finali degli adroni al LHC.