[pt] O Modelo Padrão (MP) da física de partículas é atualmente a teoria mais
aceita para descrever as interações fundamentais entre partículas elementares.
No entanto, o modelo por si só não consegue explicar vários fenómenos, desde
oscilações de neutrinos até matéria escura. Um enigma atual do MP é o
chamado problema de CP forte. Embora se saiba que a simetria de Carga-Paridade (CP) é violada pelas interações fracas, ela é conservada pela interação
forte com alta precisão. No entanto, a Lagrangeana do MP tem um termo que
poderia permitir violação de CP induzida por interação forte, e apenas um
extremo ajuste fino evitaria esse efeito. A solução poderia vir com a introdução
de uma nova partícula, o áxion. Esta ideia foi posteriormente generalizada
para uma classe mais ampla de partículas conhecidas como partículas tipo
áxions (ALPs). Apesar de extensas pesquisas, nenhuma evidência de ALPs
foi observada até hoje, sendo relatados apenas limites superiores em suas
constantes de acoplamento.
Esta dissertação descreve a busca por ALPs decaindo em um par de
fótons em colisões ultraperiféricas de PbPb a uma energia de centro de massa
de 5,02 TeV. Os dados correspondem a uma luminosidade integrada de 0,2
nb(-1)
, coletados pelo experimento LHCb. A configuração frontal do detector
LHCb é adequada para investigar ALPs de baixa massa, uma faixa desafiadora
para outros detectores. Os candidatos a fótons são reconstruídos e identificados
usando informações do calorímetro eletromagnético. Esta análise cobre uma
faixa de massa de ALP de 3 a 10 GeV e acoplamentos de ALP-fótons de
10(-1) a 1 TeV(-1)
. Embora a região de exclusão obtida seja pequena e se
sobreponha a análises recentes, este estudo demonstra o potencial, no run 3 e
além, do experimento LHCb para contribuir em pesquisas de ALP em colisões
ultraperiféricas. / [en] The Standard Model (SM) of particle physics is currently the most
accepted theory for describing the fundamental interactions among elementary
particles. However, the model alone fails to explain several phenomena, from
neutrino oscillations to dark matter. One current puzzle of the SM is the so-called strong CP problem. Although Charge-Parity (CP) symmetry is known to
be violated by the weak interactions, it is conserved by the strong interaction to
a high precision. Nevertheless, the SM Lagrangian has a term that could allow
strong-induced CP violation, and only an extreme fine-tuning would prevent
this effect. The solution could come with the introduction of a new particle, the
axion. This idea was later generalized into a broader class of particles known as
axion-like particles (ALPs). Despite extensive searches, no evidence of ALPs
has been observed so far, with only upper limits on their coupling constants
being reported.
This dissertation describes the search for ALPs decaying into a pair of
photons in ultraperipheral PbPb collisions at a center-of-mass energy of 5.02
TeV. The data corresponds to an integrated luminosity of 0.2 nb(-1)
, collected by
the LHCb experiment. The forward configuration of the LHCb detector is well-suited for investigating low-mass ALPs, a challenging range for other detectors.
Photon candidates are reconstructed and identified using information from the
electromagnetic calorimeter. Our analysis covers an ALP mass range from
3 to 10 GeV and ALP-photon couplings from 10(-1)
to 1 TeV(-1)
. Although
our exclusion region is small and overlaps with recent analyses, this study
demonstrates the potential, in run 3 and beyond, for LHCb to contribute to
ALP searches in ultraperipheral collisions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:68381 |
| Date | 17 October 2024 |
| Creators | RENATA FERREIRA LEITE CONSIDERA |
| Contributors | CARLA GOBEL BURLAMAQUI DE MELLO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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