Estudio de procesos difractivos en colisiones Protón-Antiprotón a energía de s = 2.0 TeV. (2007)
Nuestro propósito es estudiar las características de procesos difractivos usando un nuevo subdetector que ha sido montado en el experimento D0 del colisionador Fermilab [1]. Este subdetector, denominado ¿Forward Proton Detector (FPD)¿ permite etiquetar los procesos difractivos a partir de la detección de las trazas de los protones y/o antiprotones dispersados [2]. Recientemente se ha descubierto un nuevo tipo de eventos llamados eventos difractivos duros, ya que en ellos hay producción de jets y de estados masivos[13-15](como bosones W, quarks b), teóricamente se espera que exista producción de Higgs en esta clase de procesos[26]. La importancia de estudiar eventos difractivos radica en que este tipo de eventos no son contemplados dentro del modelo estándar [3,4]. Un estudio experimental nos permitirá determinar la naturaleza del objeto que se intercambia en este tipo de colisiones. Nuestras mediciones serán criticas para probar modelos fenomenológicos que buscan describir este tipo de Física. Este proyecto se hace en colaboración con investigadores de universidades de Brasil (CBPF, UERJ), de Fermilab y la universidad de Texas Arlington (ver cartas de la colaboración en Apéndice 1). Contexto Teórico Cromodinámica Cuántica (QCD) es apropiada para explicar procesos de dispersión fuerte a momentos transferidos altos donde la constante de acoplamiento fuerte es baja. Los procesos difractivos son un tipo de eventos que debido al bajo momento transferido (las partículas incidentes solo pierden una pequeña fracción de momento) hacen que QCD no pueda explicar la naturaleza de estos procesos. Existen modelos fenomenológicos como la Teoría de Regge ([3]) o el intercambio suave de color ([19]) que intentan describir estos procesos. La teoría de Regge indica que en colisiones difractivas se intercambia una partícula con los números cuánticos del vacío (El Pomerón). El modelo de intercambio suave de color, por el contrario, no requiere del intercambio de una nueva partícula para describir algunas de las observaciones experimentales. Es por esta razón que datos experimentales a diferentes energías y diferentes tipos de colisiones son necesarios. Nosotros en el experimento D0 tenemos la gran oportunidad de estudiar este tipo de procesos a las energías mas altas alcanzables hoy día, hasta que el colisionador LHC empiece a funcionar. Objetivos Nuestro objetivo es realizar un estudio experimental de procesos difractivos en colisiones protón-antiprotón a la energía de centro de masa de 2 TeV. Para alcanzar este objetivo necesitamos colaborar en la toma de datos y mantenimiento del subdetector FPD y en paralelo trabajaremos en el desarrollo del software necesario para el análisis de datos. Específicamente en esta propuesta pretendemos: 1)Medir la sección eficaz diferencial elástica para procesos protón-antiprotón en el rango de cuadrimomento transferido de 0.5<|t|<4.0 (GeV/c)**2. Esta región de |t| nos permitirá observar la estructura de la sección eficaz diferencial alrededor del mínimo de difracción, lo cual es una prueba crucial para modelos fenomenológicos de difracción. 2)Estudio de procesos difractivos duros. Para esto necesitaremos estudiar las características de los jets producidos. Metodología 1. Participación en la toma de datos y mantenimiento del subdetector FPD. 2. Desarrollo de software para hacer el rastreo de trayectorias. 3.Análisis de datos. Los tres puntos requieren estadías en Fermilab, la fase inicial del análisis de datos se efectuará con estadías en Fermilab que permitirán una efectiva interacción con todos los miembros de la colaboración. La fase final del análisis de datos se realizará localmente en la Universidad de los Andes. Resultados Esperados La Universidad de los Andes participará concretamente en la medición de la sección eficaz diferencial para procesos elásticos protón-antiprotón, lo que constituirá el trabajo de tesis para el estudiante de maestría.