Zabývám se zkoumáním elektroslabých bozonů W a Z. Tyto částice sehrály ve vývoji fyziky částic mimořádnou úlohu. Současná teorie elektroslabé interakce včetně předpovědi Higgsova bozonu vznikla v důsledku úsilí popsat tyto částice jazykem kvantové teorie pole. Za objevy úzce souvisejícími s bozony W a Z dosud získalo Nobelovu cenu sedm vědců.
Tyto elementární částice tvoří spolu s fotonem nosiče elektroslabé interakce v současné teorii elementárních částic – standardním modelu. V rámci této teorie jsou vlastnosti bozonů W a Z velmi úzce provázány. Byly předpovězeny v šedesátých letech minulého století a objeveny v roce 1983 na urychlovači SPS v CERN v Ženevě. Jsou to částice se spinem 1 a jejich klidová hmotnost činí asi 86-ti násobek hmotnosti protonu v případě W a 98-mi násobek v případě Z. Jsou nestabilní, rozpadají se za 10−25 s. V detektorech jsou pozorovány pouze jejich dceřinné částice. Na hadronových srážečích jsou nejčastěji zkoumány v leptonových rozpadových kanálech, kde je lze relativně snadno odlišit od procesů pozadí. Dominantními rozpadovými kanály jsou rozpady na pár kvark – antikvark. Ty se však dosud k detekci většinou nepoužívají, neboť se ztrácí v obrovském pozadí tvořeném multijetovými koncovými stavy.
Fyzikální potenciál měření W a Z na hadronových srážečích je gigantický. Měřením jejich vlastností lze testovat platnost standardního modelu, měřit jeho parametry a zkoumat strukturu protonu. Jejich produkce tvoří pozadí pro ostatní zkoumané procesy. Kromě toho jsou dceřinnými částicemi ostatních objektů prvořadého významu ať již objevených(Higgsův bozon, top kvark), tak i teprve hledaných(superčástice, exotické částice). Publikace zabývající se primárně bozony W a Z tvoří 12% všech publikací ATLAS z období nabírání dat (publikace věnované Higgsovu bozonu tvoří 14%).
V letech 2003 – 2008 (v období před zahájením provozu urychlovače LHC) jsem studoval možnost měření rozdělění příčné hybnosti bozonu Z produkovaného ve srážkách proton – proton. Tento process umožňuje zkoumat QCD (kvantová chromodynamika – teorie silné interakce v rámci standardního modelu). Mé výsledky byly publikovány v rámci kolaborační studie shrnující fyzikální program kolaborace ATLAS před nabíráním dat.
V období do konce Runu 1, tj. do objevu Higgsova bosonu včetně(roky 2006 – 2013), byl mou hlavní náplní výkon funkce Monte Carlo manažer skupiny standardní model kolaborace ATLAS. Koordinoval jsem vytváření souborů simulovaných interakcí pro potřeby této skupiny. Z výše uvedených důvodů je však používaly všechny fyzikální skupiny. Tyto soubory jednak umožňují vytvořit modelový obraz skutečných procesů, jsou však nezbytné i pro fyzikální interpretaci naměřených dat.
V současné době se zabývám extrakcí účinného průřezu produkce bozonu W v interakcích proton-proton. Souběžně zkoumám možnosti a fyzikální potenciál detekce bozonu W v dosud málo používaných dominantních rozpadových kanálech.
Úvod do fyziky elementárních částic:
