Des étudiants en physique de l’Université du Mississippi enquêtent sur les grands mystères de l’univers




Olé Miss


Publié le 6 avril 2022 |
par l’Université du Mississippi





Des étudiants de premier cycle mènent des recherches en physique des particules avec l’expérience Belle II

Quatre étudiants en physique travaillent avec un Université du Mississippi professeur et une équipe internationale de scientifiques pour rechercher de nouvelles particules et interactions qui pourraient aider à résoudre de grandes questions sur l’univers. En cours de route, ils prennent une longueur d’avance sur leur propre carrière en recherche.

Les étudiants – Paul Gebeline, Sakul Mahat, Matthew Mestayeret Wil Stacy – travaillent avec Jake Bennettphysicien expérimental des particules élémentaires et maître de conférences à l’UM Département de physique et d’astronomie. Bennett collabore avec plus de 1 000 physiciens et ingénieurs de 26 pays sur le Expérience Belle IIun projet novateur au SuperKEKB accélérateur électron-positon dans Tsukuba, Japon.

L’expérience Belle II vise à enquêter sur les grands mystères de la physique des particules, notamment : pourquoi, si la matière et l’antimatière ont dû être créées en quantités égales après le big bang, l’univers est-il presque entièrement rempli de matière ?

“L’expérience cherche à utiliser des échantillons de données massifs pour effectuer des mesures précises des désintégrations de particules rares qui offrent des indices pour mieux comprendre les interactions fondamentales des particules subatomiques”, a déclaré Bennett. « D’autres expériences ont vu des indices de phénomènes inexpliqués que Belle II aura l’occasion d’éclaircir. Les étudiants de l’UM contribuent à plusieurs aspects différents du projet. ”

Les étudiants acquièrent également des compétences et une expérience précieuses, a déclaré Gebeline, un senior de Kiln qui a également une double spécialisation en mathématiques.

“J’ai appris la physique de niveau post-universitaire en tant qu’étudiant de premier cycle, j’ai appris à présenter – une compétence très précieuse dans le milieu universitaire de la physique – et j’ai appris à mener des recherches universitaires en général”, a-t-il déclaré. « La recherche m’a apporté des liens avec des professeurs/chercheurs d’autres écoles et des compétences inestimables qui font de moi un atout pour tout programme d’études supérieures.

“Et enfin, après quelques mois de travail de plus, je pourrai peut-être publier mes recherches avant même d’être diplômée, ce qui est incroyable !”

Tous les étudiants utilisent des simulations et des données réelles pour évaluer la capacité de Belle II à effectuer des mesures de phénomènes intéressants ou pour tester les performances du détecteur, a déclaré Bennett.

“Des mesures précises reposent sur une bonne compréhension des performances du détecteur Belle II, qui est renforcée par des études comme celles réalisées par Wil et Matthew”, a déclaré Bennett. “Paul et Sakul ont contribué aux études de simulation, qui sont importantes pour développer les outils d’analyse nécessaires et comprendre à quel point nous pouvons isoler et mesurer les processus rares.”

Stacy, un senior de Southaven, a terminé une étude examinant les performances du détecteur Belle II pour identifier les particules chargées.

La réponse de différents détecteurs laisse entrevoir l’identité des particules chargées créées lors de la collision électron-positon. Ces réponses de détecteur doivent être soigneusement calibrées et comprises avant que des mesures de précision de désintégrations de particules intéressantes puissent être effectuées, a-t-il expliqué.

“Mon objectif était de mesurer l’efficacité – quel pourcentage du temps nous réussissons – des détecteurs pour identifier correctement les protons”, a déclaré Stacy. “Ces informations ont été transmises aux experts en détection, pour les aider à améliorer leur logiciel, et sont mises à la disposition des analystes afin qu’ils puissent mieux comprendre comment obtenir les données les plus précises possibles.”

Gebeline examine la durée de vie d’une particule subatomique appelée Xi_c + à l’aide de simulations de l’expérience Belle II.

« Il s’agit d’une analyse importante pour deux raisons : 1) elle sert à confirmer la mesure la plus récente effectuée par l’expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty), qui est l’une des principales expériences de physique des particules au monde, et 2) à prouver la capacité de Belle II pour effectuer des mesures de précision », a-t-il expliqué.

Mestayer, un junior de Sources de l’océan, étudie l’asymétrie produite lorsqu’une particule est mesurée avec une efficacité différente de celle de son partenaire antimatière. Cette asymétrie doit être bien comprise car elle peut cacher des comportements qui violent les lois de la physique et, par conséquent, indiquer la présence de nouvelles particules et interactions.

“J’étudie une particule qui obéit clairement au modèle standard afin de comprendre suffisamment bien le détecteur pour que nous puissions rechercher des particules qui ne le font pas”, a-t-il déclaré.

Mestayer apprécie son expérience dans les laboratoires de Bennett et Cecille Labuda, un autre professeur agrégé de physique à l’UM.

“Cela m’a donné une preuve directe de la matière que j’apprends en classe et me motive à me pousser dans une majeure difficile”, a-t-il déclaré.

Mahat, une personne âgée de Daran, Népala utilisé des données simulées pour tester la capacité de l’expérience Belle II à mesurer les désintégrations de particules qui présentent des écarts par rapport aux modèles attendus.

La plupart des théories prédisent que certaines désintégrations de particules qui incluent des leptons – électrons, muons et tauons – devraient se dérouler au même rythme, quelle que soit la “saveur” du lepton. Des mesures récentes suggèrent que ces lois de conservation prévues sont enfreintes, suggérant que de nouvelles interactions pourraient être à l’œuvre.

“Toutes les particules que nous voyons autour de nous et leurs interactions sont assez bien décrites par le modèle standard”, a déclaré Mahat. « Le modèle standard explique comment les éléments constitutifs de base de la matière interagissent. Cependant, il manque des pièces importantes au modèle.

« L’universalité de Lepton » est l’une des hypothèses fondamentales du modèle standard, et l’objectif primordial de ma recherche est de contribuer à la validité de cette hypothèse en l’étayant avec les données expérimentales.

“Cette recherche est importante car si l’analyse / la recherche expérimentale ne confirme pas la valeur prédite par le modèle standard, cela pourrait suggérer une fissure dans le modèle standard.”

Dans de nombreux établissements, ces recherches de pointe sont limitées aux chercheurs du corps professoral et aux étudiants diplômés, mais les étudiants de premier cycle Ole Miss sont encouragés à rejoindre des équipes de recherche dans de nombreux départements. Par exemple, travailler dans le laboratoire de Bennett a fait partie de toute la formation de Gebeline à l’UM.

“J’ai eu beaucoup de chance d’entrer en première année de recherche parce que j’avais mon conseiller comme professeur d’introduction à la physique, et il aime parler de ses recherches. J’ai trouvé cela intéressant et j’ai demandé à m’impliquer, et je travaille avec lui depuis quatre ans », a déclaré Gebeline.

le Olé Miss les étudiants apportent des contributions scientifiques au fur et à mesure qu’ils apprennent en laboratoire, a déclaré Bennett.

“Ces projets sont précieux non seulement pour l’expérience acquise par les étudiants, mais aussi pour l’expérience”, a-t-il déclaré. “Comprendre les performances du détecteur est essentiel pour garantir l’exactitude des résultats futurs et fournir les informations nécessaires pour les études futures.”

Les étudiants ont présenté leurs conclusions lors de la réunion annuelle du Section sud-est de l’American Physical Society en novembre 2021 à Université d’État de Floride. La 88e réunion du SESAPS a couvert un large éventail de sujets de recherche en physique.

La 89e conférence SESAPS est prévue en novembre 2022 à l’UM.

Rapport du personnel

Jake Bennett (à gauche), professeur adjoint de physique et d’astronomie à l’UM, dirige une équipe de chercheurs de premier cycle qui contribuent à plusieurs parties de l’expérience Belle II, une collaboration internationale au Japon qui aide à percer les mystères de la matière, de l’antimatière et de la nature de l’univers. L’étudiant Ole Miss (de gauche à droite) Wil Stacy, Matthew Mestayer, Sakul Mahat et Paul Gebeline ont apporté de précieuses contributions au projet et ont présenté leurs conclusions lors de la réunion annuelle de la section sud-est de l’American Physical Society en novembre. Photo de Thomas Graning / Services d’imagerie numérique Ole Miss
Les étudiants en physique de l’Université du Mississippi, Sakul Mahat (à gauche) et Paul Gebeline, travaillent avec des données simulées de l’expérience Belle II pour aider à améliorer la précision de l’expérience. Photo de Thomas Graning / Services d’imagerie numérique Ole Miss
Gavin Davies (à gauche) et Jake Bennett (à droite), tous deux professeurs adjoints de physique et d’astronomie à l’Université du Mississippi, accompagnant les étudiants chercheurs d’Ole Miss (de gauche) Sakul Mahat, Paul Gebeline, Wil Stacy et Matthew Mestayer à la 88e conférence de l’American Physical Society Southeastern Section de la Florida State University en novembre 2021. L’équipe a présenté ses conclusions concernant les données de l’expérience Belle II et les travaux en cours pour améliorer l’efficacité et la précision de l’expérience. Photo soumise
L’expérience Belle II est en cours à l’accélérateur d’électrons-positons SuperKEKB à Tsukuba, au Japon. Le projet comprend plus de 1 000 physiciens et ingénieurs de 26 pays, dont une équipe de professeurs et d’étudiants de l’Université du Mississippi. Photo soumise

Un ancien élève de l’Université du Mississippi sélectionné pour le prestigieux programme de bourses d’enseignants



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A propos de l’auteur

Université du Mississippi L’Université du Mississippi, affectueusement surnommée Ole Miss, est l’université phare du Mississippi. Membre du groupe d’élite de R1: Universités doctorales – Activité de recherche la plus élevée selon la classification Carnegie, Ole Miss a une longue histoire de production de leaders dans la fonction publique, les entreprises, les universitaires et les professions libérales. Ses 16 divisions universitaires comprennent une grande école de médecine; des écoles de comptabilité, de droit et de pharmacie reconnues au niveau national ; et un collège spécialisé reconnu pour son mélange de rigueur académique, d’apprentissage par l’expérience et d’opportunités d’action communautaire. Acclamé comme l’un des plus beaux du pays, le campus principal d’Ole Miss se trouve à Oxford, qui est régulièrement reconnue comme l’une des meilleures villes universitaires du pays.

















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