理学院ATLAS团队取得新物理研究重要成果

       物理学顶尖期刊《Physical Review Letters》10月17日发表了我院ATLAS团队（刘炳萱副教授）主导的一项长寿命粒子寻找最新成果，并且得到编辑推荐[1]。之前，我院ATLAS团队（刘洋助理教授）深度参与的一项超对称研究工作亦于7月19日在《Physical Review Letters》发表[2]。《Physical Review Letters》2024年影响因子为8.1，在物理学领域有极高影响力。我院ATLAS团队成立于2022年10月，以上两项成果的发布标志着这支年轻团队正稳步走向成熟，有实力取得国际领先的科研成果。

       以上两项成果相辅相成，在两个不同方向上拓展了现有的新物理寻找项目。超对称理论作为一套经典的优美框架长久以来被给予厚望，学界期待它能解决目前粒子物理标准模型不能解释的问题。过去的十年中大型强子对撞机（LHC）上的各大实验对其进行了详细的探索取得大量成果。目前LHC处在三期取数关键时期，其未来升级计划亦在紧张进行中。如何最大限度利用现有的超对称结果为理论界和未来实验提供参考具有重要物理意义。刘洋助理教授深度参与的此项工作通过对现有结果进行联合分析取得了对于中间玻色子的超对称伴子的最强限制[2]。

       刘炳萱副教授主导的这项长寿命粒子寻找工作则试图用另一种方法来对新物理进行探索。如果新物理框架中的新粒子有着较长的寿命，它们会在碰撞点较远距离衰变。常规的算法对此类信号的效能大打折扣。因此，在对撞机实验上寻找长寿命粒子往往需要客服更多地底层困难。为了更好地解决这个问题，刘炳萱副教授在博士后期间潜心开发了一套全新的径迹重建算法，使ATLAS实验对于长寿命粒子的效能得到了数倍的提升。该项前期工作发表于《European Physics Journal C》[3]，刘炳萱副教授也因此项工作荣获2022年ATLAS实验杰出成就奖。得益于此项基础性的算法开发工作，ATLAS实验可以更高效地对长寿命粒子开展研究，并在这项最新的工作中取得了低质量区域的世界最佳成果[1]。

       我院ATLAS团队将继续稳固在新物理寻找方向上积累的丰富经验，结合理学院与深圳地方特色，充分发挥师资队伍自身优势，尽全力推动理学院粒子物理学科发展。我院刘洋助理教授于10月1日起开始担任ATLAS实验Tau实验效能工作组召集人领导该工作组，任期两年。实验效能工作组召集人为ATLAS合作组高级科研管理职务，由全合作组提名选拔，竞争激烈。刘洋助理教授的成功当选意味着我院在ATLAS国际合作组知名度的进一步提高，也是本土高能物理实验整体不断进步的局部体现。我院刘炳萱副教授在入职前曾担任同级别的味标记工作组召集人，理学院在实验效能方面有着扎实基础。

       另外，我院ATLAS团队积极推动前沿高能物理实验在教学中的融合，与其他同方向教师一起为本院学生设计开展高能物理远程数据处理实验，使学生能够获得亲身体验并积累经验，为未来自身职业发展规划提供参考。ATLAS实验广泛应用前沿机器学习技术，特别是在实验效能领域。我院ATLAS团队致力推动机器学习技术在粒子物理实验以及其他方向的应用发展，承担理学院《机器学习》课程的教学任务，希望利用自身经验帮助学生快速掌握必备知识与技能，在接下来的研究中能快速高效利用机器学习这一前沿技术。与此同时，团队亦希望能依托ATLAS合作组这一优秀平台为我院学生创造更多国际合作交流机会，各专任教师亦设置相关本科生科创项目供我院学生选择。

       理学院粒子物理学科的发展有着一个良好开端，在短短几年取得了优异成绩。副院长黄永盛教授牵头的“伽玛光子对撞机及综合应用重点实验室”于上个月获批广东省普通高校重点实验室，为我院师生进一步发展粒子物理学科提供了一个宝贵平台。未来我院ATLAS团队在继续开展ATLAS合作组相关研究的同时，力求与我院粒子物理方向个研究团队建立深度合作，成为一个富有活力、竞争力的有机体，为我院学生提供更丰富的课程和科研训练，创造一个更光明的未来。

参考文献：

[1] The ATLAS Collaboration, Search for Light Long-Lived Particles in pp Collisions at sqrt{s} =13  TeV Using Displaced Vertices in the ATLAS Inner Detector, Phys. Rev. Lett. 133.161803, 2024

[2] The ATLAS Collaboration, Statistical Combination of ATLAS Run 2 Searches for Charginos and Neutralinos at the LHC, Phys. Rev. Lett.133.031802, 2024

[3] The ATLAS Collaboration, Performance of the reconstruction of large impact parameter tracks in the inner detector of ATLAS, Eur. Phys. J. C 83 (2023) 1081, 2023