Технический проект CMS по физике, том II: Физические характеристики

CMS — универсальный эксперимент, предназначенный для изучения физики протон-протонных (pp) столкновений при энергии 14 ТэВ на Большом адронном коллайдере (LHC). В настоящее время в нем участвуют более 2000 физиков из более чем 150 институтов и 37 стран. После начала работы в 2007 году LHC предоставит физике элементарных частиц исключительные возможности благодаря беспрецедентным энергии столкновений и светимости. Основная цель настоящего отчета — представить стратегию CMS по исследованию богатой физической программы, предлагаемой LHC. В этом томе демонстрируются физические возможности эксперимента CMS. Главные цели CMS — исследование физики в ТэВном диапазоне и изучение механизма нарушения электрослабой симметрии — посредством обнаружения бозона Хиггса или иным способом. Для выполнения этой задачи CMS должен быть готов с момента запуска LHC искать новые частицы, такие как бозон Хиггса или суперсимметричные партнеры частиц Стандартной модели, поскольку новая физика в ТэВном диапазоне может проявиться уже при относительно небольших объемах данных — порядка нескольких фб−1 или менее. Разработанные инструменты анализа применяются для детального изучения конкретных эталонных процессов с использованием полной методологии анализа данных CMS; по этим процессам оцениваются характеристики CMS. К ним относятся несколько каналов распада бозона Хиггса, рождение и распад новых частиц, таких как Z′ и суперсимметричные частицы, рождение Bs, а также процессы в столкновениях тяжелых ионов. Моделирование этих эталонных процессов учитывает тонкие эффекты, такие как возможные ошибки калибровки и юстировки детектора. Помимо эталонных процессов, физический охват CMS исследуется для большого числа сигнатур, возникающих в Стандартной модели, а также в теориях за ее пределами, при интегральных светимостях от 1 фб−1 до 30 фб−1. Процессы Стандартной модели включают КХД, физику B-мезонов, дифракцию, детальные исследования свойств топ-кварка и электрослабую физику, ...