Produ o de quarks em processos de corrente neutra utilizando o formalismo de dipolos
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Produção de quarks em processos de Corrente Neutra utilizando o formalismo de dipolos *. Mairon Melo Machado High Energy Phenomenology Group, GFPAE IF – UFRGS, Porto Alegre [email protected] www.if.ufrgs.br/gfpae. * In collaboration with M. B. Gay Ducati and M. V. T. Machado. Outline.

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Produção de quarks em processos de Corrente Neutra utilizando o formalismo de dipolos *

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Presentation Transcript


Produ o de quarks em processos de corrente neutra utilizando o formalismo de dipolos

Produção de quarks em processos de Corrente Neutra utilizando o formalismo de dipolos *

Mairon Melo Machado

High Energy Phenomenology Group, GFPAE IF – UFRGS, Porto Alegre

[email protected]

www.if.ufrgs.br/gfpae

*In collaboration with M. B. Gay Ducati and M. V. T. Machado


Outline

Outline

  • Colisões neutrino-próton

  • Formalismo dos dipolos de cor

  • Processos de corrente neutra

  • Funções de estrutura

  • Cálculo da seção de choque

  • O Experimento NuSOnG

  • Resultados e conclusões


Motiva es

Motivações

  • Interação de neutrinos altamente energéticos com hádrons testam a QCD

  • Usual para a compreensão das propriedades partônicas da estrutura do hádron

  • Combinações dos dados de espalhamento neutrino e antineutrino são usados para determinar as funções de estrutura

  • Função de estrutura F2 é uma distribuição singleto

  • Fenomenologia usando modelos de saturação no modelo de dipolos veificou muito bem os dados de pequeno-x

  • Novo (2008) experimento NuSOnG irá obter uma estatística de dados para espalhamentos de neutrinos altamente energéticos


Colis o neutrino nucleon

Colisão neutrino-nucleon

Z (q)

p’j

pi

  • M é a massa do nucleon

  • E é a energia do neutrino

  • p e q são os quadri-momenta do bóson e do nucleon

pj

pk


Se o de choque neutrino nucleon

Seção de choque neutrino-nucleon

  • GF é a constante de Fermi 1.166.10-5 GeV-2

  • Mi é a massa do bóson

  • F2, FL e F3 são as funções de estrutura


Dipolos

Dipolos

  • ’s são as funções de onda dos bósons

  • z é a fração de momentum do quark e (1-z) é the momentum fraction of the antiquark

  • 1 and 2 are the helicity of the quarks (1/2 or -1/2)

  • r is the transversal size of the dipole

  • dip is parametrized and fitted to the experiment.


Fun es de estrutura

Funções de estrutura

sin 2θW = 0.23120

Chiral

coupling

K0,1 são as funções de McDonald


Distribui o de quarks

Distribuição de quarks

  • Gluon emite um par quark-antiquark alterando a distribuição de quarks no nucleon

  • Estes são os chamados sea quarks

  • Conteúdo de quarks dado pela soma dos quarks de mar e valência


Se o de choque de dipolos

Seção de choque de dipolos

  • Golec-Biernat-Wusthoff (GBW)

  • Iancu-Itakura-Munier (IIM)

, 0 = 23 mb,  ~ 0.288, x0 ~ 3.10-4 m,mf = 0.14 GeV

Y=ln(1/x), BCGC = 5.5 GeV-2


Intera o neutrino n cleo

Interação neutrino-núcleo

  • Seção de choque para bósons transversalmente ou longitudinalmente polarizados é uma extensão da seção de choque neutrino-próton para o caso nuclear, através do formalismo de Glauber Gribov

  • Perfil nuclear TA (b)

  • b é o parâmetro de impacto

  • n(r) é a densidade de matéria nuclear normalizada como


Fun es de estrutura para x fixo

Funções de estrutura para x fixo

Dependência na virtualidade para ambos os modelos

Pequeno desvio para grande Q2

Quarks (d,s) dominantes sobre u

Acoplamentos eletrofracos

Contribuição de charme

13%


Q 2 fixo com o modelo b cgc

Q2 fixo com o modelo b-CGC

  • Dependência aproximadamente como uma potência que cresce em Q2

  • λ(Q2=1 GeV2) ~ 0.12

  • λ(Q2=M2Z) ~ 0.224

  • Comportamento anormal no limit Q2 e grande x


Q 2 fixo com o modelo gbw model

Q2 fixo com o modelo GBW model

  • Estimar a incerteza do ponto de vista teórico

  • Modelo GBW não inclui a evolução da QCD na seção de choque de dipolos

  • Similar ao modelo b-CGC

  • FL possui distinção para Q2=M2Z

  • Desvio em FL é maior no modelo b-CGC do que no modelo GBW


O experimento nusong

O experimento NuSOnG


Proposta

Proposta

  • NuSOnG (Neutrino Scattering on Glass) é um experimento que consiste de quatro detectores composto por segmentos extremamente sensíveis de calorímetros e um epectrômetro do múon

  • 3500 toneladas

  • Rodar dados em um programa de alvo fixo do Tevatron (NuTeV)

  • 5x1019 protons alvo/ano gerará, em 5 anos, 100 vezes mais dados que os experimentos atuais

  • Processos puramente fracos poderão ser medidos pela primeira vez


O que ir fazer

O que irá fazer?

Física eletrofraca

Procura por novas partículas e interações

Estudos precisos de QCD

Difere do LHC porque o estado final (neutrino) é impossível de ser medido em tal experimento, o que será claro de ser verificado no NuSOnG

  • Descoberta de física além do modelo padrão

  • Violação de sabor leptônico

  • Novas partículas, novas interações

  • Determinar as funções de estrutura em um intervalo maior de x e Q2

  • Medidas de quarks de mar

  • Efeitos nucleares

  • Violação de isospin


Lhc x nusong

LHC x NuSOnG

LHC

  • Revelar a natureza da quebra de simetria eletrofraca

  • Encontro do Higgs irá melhorar a teoria eletrofraca

  • Dados eletrofracos precisos, incluindo espalhamento de neutrinos, irão ser uma poderosa ferramenta para compreensão da física além do modelo padrão

  • Influências diretas no setor eletrofraco

NuSOnG

  • Sensitividade para experimentos com neutrinos melhor que qualquer outro experimento

  • Medidas irão fornecer acesso a modelos de novas interações que não podem ser verificados em HERA e LHC (ILC)


Par metros de peskin takeuchi 1990

Parâmetros de Peskin-Takeuchi (1990)

  • Conjunto de três quantidades medidas (S, T, U) que parametrizam o potencial decontribuição de uma teoria / experimento para nova física

  • Sendo nulo, com uma determinada massa de Higgs, temos o modelo padrão

  • S diferença entre o número de férmions de mão-esquerda e o número de férmions de mão-direita, os quais carregam isospin

  • T violação de isospin, ou basicamente, a diferença entre as correções a função de polarização no vácuo dos bósons Z e W

  • Ambos são afetados pela massa do Higgs

  • U contribuições muito pequenas (operador 8D)


Alcance

Alcance


Produ o de quarks em processos de corrente neutra utilizando o formalismo de dipolos

192 m


Par metros do nusong

Parâmetros do NuSOnG


Taxas de eventos

Taxas de eventos

Neutrinos (5x1019 protons)

Antineutrinos (1.5x1020 protons)


Pr ximos passos

Próximos passos

  • Além de estudo com vidro, existe a possibilidade de futuros experimentos com C, Al, Fe e Pb

  • Submisão ao Fermilab 13 de setembro de 2007

  • Aprovação março de 2008

  • 2 ou 3 anos para testar o detector

  • Construção 3 ou 4 anos

  • Tomada de dados iniciará em 2015

  • Custo ???


Fun es de estutura charmosa nc

Funções de estutura charmosa NC

Q2

x

F2

F2

F3

F3


Resultados para a se o de choque de corrente neutra

Resultados para a seção de choque de corrente neutra

  • Contribuição de quarks de mar domina na região de altas energias

Interação neutrino-próton


Resultados para a se o de choque em corrente neutra

Resultados para a seção de choque em Corrente Neutra

0.23 fb

Interação neutrino-núcleo


Conclus es

Conclusões

  • Análises de espalhamento em corrente neutra na região de pequeno-x foi realizada considerando o formalismo de dipolos de cor

  • Funções de estrutura F2 e FL são investigadas

  • Emprego de duas parametrizações fenomenológicas para a seção de choque de dipolos descreve bem os dados

  • Predições diferentes para a região de pequeno-x

  • Continuar a investigação NuSOnG

  • Cálculo da contribuição de quark charm para a seção de choque consistente com resultados experimentais atuais


Refer ncias

Referências

  • GAY DUCATI, M. B.,M. M. M., MACHADO, M. V. T. – PLB 644 (2007) 340;

  • ROBERTS, R. G., “The structure of the proton”, Cambridge University Press (1993);

  • GOLEC-BIERNAT, K; WUSTHOFF, M. PRD 60, 1140231 (1998);

  • IANCU, ITAKURA, MUNIER, .PLB 590, 199 (2004);

  • WATT, G. KOWALSKI, H. PRD 78 (2008) 014016

  • KWIECINSKI, J. et al. PRD 59 (1999) 093002

  • NIKOLAEV, N. N. ZAKHAROV, B. G., Z. Phys. C49 (1991)

  • TZANOV, M. et al. PRD 74 (2006) 012008


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