Nr wniosku: 229127, nr raportu: 19158. Kierownik (z rap.): prof. dr

Nr wniosku: 229127, nr raportu: 19158. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Mariusz Witek
Do opisu budowy materii w skali cząstek elementarnych używa się Modelu Standardowego sformułowanego w latach 70
ubiegłego wieku. Od początku przewidywania formułowane w ramach Modelu Standardowego znakomicie zgadzają się z
rzeczywistością i do tej pory nie znaleziono żadnych efektów mogących świadczyć o zjawiskach spoza tego modelu.
Mimo tego sukcesu jesteśmy pewni, że nie jest to teoria ostateczna. Nie wyjaśnia, dlaczego cząstki posiadają takie a nie
inne masy, hierarchii oddziaływań oraz skąd się wzięła dominacja materii nad antymaterią we współczesnym
Wszechświecie. Dodatkowo, obserwacje astronomiczne ujawniły, że przeważająca część Wszechświata składa się z tzw.
ciemnej materii i ciemnej energii, których nie można opisać na gruncie Modelu Standardowego. Badania prowadzone w
ramach projektu skupiały się na dwóch tematach: naturze niewielkiej różnicy pomiędzy procesami z udziałem materii i
antymaterii oraz poszukiwaniem efektów spoza Modelu Standardowego – czyli zjawisk tzw. Nowej Fizyki. Kluczowym
elementem tych poszukiwań jest dedykowany detektor pozwalający na osiągnięcie niezwykle wysokiej precyzji
pomiarów wielkości fizycznych, która jest niezbędna dla zaobserwowania możliwych odchyleń od przewidywań Modelu
Standardowego i tym samym odkryciu Nowej Fizyki w sposób pośredni. Oznacza to, że eksperyment LHCb nie zajmuje
się obserwacją nowych hipotetycznych cząstek, których masy mogą być tak duże że ich produkcja bezpośrednia jest poza
zasięgiem akceleratora LHC, natomiast koncentruje się na wykrywaniu ich subtelnego wpływu na procesy zachodzące
przy niższych energiach. Przykładem mogą być oscylacje mezonów zawierających kwarki piękne lub powabne, które
mogą spontanicznie zamieniać się w swoje antycząstki. Częstotliwość takich przejść (oscylacji) podlega bezpośredniemu
pomiarowi i wynosi około jednego tryliona na sekundę. Jeżeli istnieją nowe, nie opisywane przez Model Standardowy,
cząstki to ich obecność może wpłynąć na prawdopodobieństwo tych przemian i w efekcie zmienić wartość częstotliwości
przejść materia – anty-materia w stosunku do tej przewidywanej przez Model Standardowy. Tak więc na podstawie
pomiaru tej wielkości jesteśmy w stanie wnioskować, czy obswerwowana wartość potwierdza hipotezę o istnieniu
dodatkowych cząstek oraz pozwala oszacować ich masę – co stanowi kwintesencję pomiarów pośrednich.
W ramach projektu poszukiwano również procesów zabronionych lub bardzo rzadkich, które łamią zasady zachowania
stanowiące podstawę Modelu Standardowego. Eksperymentalne potwierdzenie istnienia takich reakcji stanowiło by silny
dowód na istninie Nowej Fizyki i potrzebę modyfikacji Modelu Standardowego. Dodatkowo przeprowadzono analizy
mające na celu precyzyjny pomiar podstawowych paramatrów Modelu Standardowego, które ilościowo opisują różnice
pomiędzy zachowaniem się materii i anty-materii. Dużo miejsca poświęcono w projekcie pracom nad oprogramowaniem
przeznaczonym do modelowania procesów fizyczych prowadzących do produkcji cząstek zawierających ciężkie kwarki
jak również do kontroli i monitorowania działania wybranych urządzeń pomiarowych zawartych w układzie detekcyjnym
eksperymentu LHCb. Z uwagi na ogromne ilości danych produkowanych przez układy rejestrujące detektora LHCb,
rzędu kilku peta bajtów rocznie, niezwykle ważne jest utrzymanie wystarczającej infrastruktury obliczeniowej i jej
ustawiczne udoskonalanie oraz modernizowanie. Polskie grupy były odpowiedzialne za przygotowanie i oddanie do
użytku centrum obliczeniowego dostępnego dla wszystkich członków Współpracy LHCb.