Nowo ci w fizyce zapachu
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 34

Nowo ści w fizyce zapachu PowerPoint PPT Presentation


  • 99 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Nowo ści w fizyce zapachu. Jolanta Brodzicka (IFJ PAN, Kraków) XLI Zjazd Fizyków Polskich, Lublin 2011. Plan. Zapach w Modelu Standardowym Struktura zapachu Rola Fizyka Zapachu Pomiary vs. Model Standardowy Odchylenia od Modelu Standardowego? Wybrane wyniki dla mezonów B i B s

Download Presentation

Nowo ści w fizyce zapachu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Nowo ci w fizyce zapachu

Nowości w fizyce zapachu

Jolanta Brodzicka (IFJ PAN, Kraków)

XLI Zjazd Fizyków Polskich, Lublin 2011


Nowo ci w fizyce zapachu

Plan

  • Zapach w Modelu Standardowym

  • Struktura zapachu

  • Rola Fizyka Zapachu

  • Pomiary vs. Model Standardowy

  • Odchylenia od Modelu Standardowego?

    Wybrane wyniki dla mezonów B i Bs

  • Podsumowanie

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Zapach w modelu standardowym

Zapach w Modelu Standardowym

  • Fundamentalny Lagranżjan w Modelu Standardowym

    → opis cząstek i ich oddziaływań

    Y sprzężenia Yukawy, φ=(φ+, φ0) pole Higgsa, ψ pole Diraca (fermiony)

  • Nadanie polom Diraca masy poprzez pole Higgsa  oddziaływania Yukawy: połączenie zapachu i spontanicznego łamania symetrii elektrosłabej

  • Odziaływania Yukawy: źródło mas i mieszania pomiędzy fermionami

  • Diagonalizacja sprzężeń Yukawy (macierzy masy Mij=Yij<φ0>)

    macierze mieszania kwarków (CKM) i neutrin (MNS)

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Struktura zapachu kwarki

Struktura zapachu (kwarki)

qi (u,c,t)

W+

VCKM ij

qj (d,s,b)

qi

Z-γ

δ ij

qj

  • Macierz mieszania Cabibbo-Kabayashi-Maskawy (CKM)  stany własne oddziaływań słabych są liniowymi kombinacjami stanów własnych masy

  • 3 rodziny kwarków  1 faza zespolona =źródło łamania CP

  • W MS mechanizm CKM to dominujące źródło łamania zapachu (MFV)

    i łamania CP (2008, Nagroda Nobla dla Kobayashiego i Maskawy)

  • Procesy elektrosłabe: prądy naładowane i prądy neutralne

  • Prądy neutralne ze zmianą zapachu (FCNC) :

    tylko w diagramach pętlowych(mechanizm GIM)

b→d, b→s FCNC

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Zapach w modelu standardowym1

Zapach w Modelu Standardowym

  • Model Standardowy: efektywna teoria opisująca obszar poniżej ~200GeV

  • Parametry MS związane z fizyką zapachu:

    masy fermionów (6+6), kąty mieszania (3+3), fazy łamiące symetrię CP (1+1)

     Muszą być wyznaczone eksperymentalnie

  • Fundamentalne pytania

    Dlaczego trzy generacje i czy tylko trzy?

    Co determinuje hierarchię mas fermionów?

    Co determinuje elementy macierzy mieszania?

    Źródło łamania symetrii CP?

  • Implikacje kosmologiczne

    Maksymalna asymetria materii i antymaterii w przyrodzie.

    Łamanie CP w Modelu Standardowym niewystarczające...

  • Aby znaleźć teorię (bardziej) fundamentalną trzeba zrozumieć fizykę zapachu

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowa fizyka a fizyka zapachu

Nowa Fizyka a Fizyka Zapachu

Model StandardowyNowa Fizyka

  • Nowa Fizyka = Fizyka spoza MS (np. H±, SUSY, q’, W’, Z’, ...)

  • Fizyka Zapachu czuła na Nową Fizykę z wyższej skali energii (≥ 1TeV)

    poprzez kwantowe fluktuacje: wirtualny wkład od nowych cząstek

     modyfikacje przewidywań MS (częstości przejść, asymetrie, polaryzacje...)

  • Poszukiwanie kwantowych poprawek do procesów MS = poszukiwanie pośrednie

  • Poprawki małe (<10%): najlepsze procesy tłumione w MS np. typu FCNC

  • Czułość na Nową F izykę: do ~1TeV jesli łamanie zapachu opisane przez sprzężenia Yukawy (MFV), do ~10-100TeV jeśli wzmocnione

  • Pomiar korelacji między obserwablami  identyfikacja Nowej Fizyki

  • Komplementarne metody:

    Pośrednia: konieczna precyzja

    Bezpośrednia (w LHC): konieczna energia

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Test dna modeli identyfikacja nowej fizyki

Test DNA modeli → identyfikacja Nowej Fizyki

Wkład od Nowej Fizyki:

duży umiarkowany mały

arXiv: 0909.1333

Obserwable ↓ Modele →

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Pomiary vs przewidywania ms

Pomiary vs przewidywania MS

α

γβ

Input: Output:

2001

  • Test Fizyki Zapachu: pomiary Trójkąta Unitarnego (TU)

  • Macierz CKM unitarna: VCKM V†CKM=1

    VudV*ub + VcdV*cb + VtdV*tb=0  TU dla mezonów B

  • Niezależny pomiar boków i kątów  test MS

  • 2001: Belle i BaBar odkrywają łamanie CP w B (pomiar β dla B0→J/ψK0s)

  • 2011: finalny pomiar Belle

  • Pomiary potwierdziły: TU jest trójkątem

2011

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Odchylenia od modelu standardowego

Odchylenia od Modelu Standardowego?

  • Precyzja pomiarów ~10%  miejsce na Nową Fizykę

  • Napięcia między pomiarami np. BF(B→τυ) , sin2β

Rozbiezność~2.5σpomiędzy pomiarami

sin2βi BR(B →τυ), a pozostałymi obserwablami

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Odchylenia od modelu standardowego1

Odchylenia od Modelu Standardowego?

  • Mieszanie Bs→J/ψφ DØ, CDF, LHCb

  • Asymetria przypadków dwumionowych w DØ

  • B→τν Belle, BaBar

  • Zagadka ACP(B→Kπ) Belle, BaBar, LHCb

  • AFB w B→K*l+l-Belle, BaBar, CDF, LHCb

  • Bs→μμ CDF, DØ, LHCb

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowa fizyka w mieszaniu b d 0 b d 0

Nowa Fizyka w mieszaniu Bd0-Bd0?

Złoty rozpad, Fabryki-B

Łamanie CP poprzez

interferencję diagramów

z mieszaniem i bez

  • sin2βexp~ 0.67 vs. sin2βSM~0.8

  • Dodatkowa faza w mieszaniu Bd0-Bd0?

     sin2βexp= sin(2βSM+ɸdNP) ɸdNP~-13±3°

  • Korelacje: ɸdNP w modelu 2HDM z MFV

     zwiększenie: sin2βs w Bs→J/ψφ, |εK|i BF(Bd,s→μμ)

  • Parametryzacji Nowej Fizyki

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


S w b s j

βs w Bs→J/ψφ

Złoty rozpad, Tevatron

Łamanie CP poprzez

interferencję diagramów

z mieszaniem i bez

  • Pomiar Trójkąta Unitarnego dla mezonów Bs

  • (CKMfitter)

  • Łamanie CP w Bs→J/ψφ:

  • Rozpad S→VV  75%CP+ (L=0,2; BL) i 25%CP- (L=1, BH)

  • Analiza kątowa  rozwikłanie stanów CP+/CP- ,

    pomiar ΔΓs =ΓH -ΓL

  • Ograniczenia na płaszczyźnie -2βs vs. ΔΓs

  • Poprawa zgodności z MS (2009: odchylenie 2.1σ dla DØ+CDF 2.8/fb)

  • Synergia z pomiarem asymetrii przypadków dwumionowych w DØ

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


S w b s j1

βs w Bs→J/ψφ

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Co dalej z s

Co dalej z βs?

  • Więcej danych: LHCb

  • Więcej rozpadów:

  • Bs→J/ψf0(980)

    (LHCb, Belle, CDF, DØ gold rush... )

    stan własny CP-, pomiar βsbez analizy kątowej

  • Bs→φφ pingwin

  • Bs → K+K- (LHCb) ~CP+

  • Bs →Ds(*)Ds (*) (Belle) ~CP+

  • Era precyzyjnych pomiarów Bs rozpoczęta

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Asymetria dwumion w

Asymetria dwumionów

  • Łamanie CP w mieszaniu: Bd,s0→Bd,s0 ≠ Bd,s0→Bd,s0

  • MS dla Bd+Bs:

  • 2010: DØ, 6.1/fb: odchylenie 3.2σ od MS

  • 2011: DØ, 9.0/fb, poprawa wydajności i

    pomiaru asymetrii tła, testy źródła dwumionów

  • Aby porównać z mierzonymi asymetriami

    rozpadów półleptonowych

  • Zgodność z innymi pomiarami, odchylenie 3.9σ od MS

Rozpad półleptonowy Mieszanie→rozpad półleptonowy

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Asymetria dwumion w1

Asymetria dwumionów

  • Związek z Nową Fizyką w mieszaniu Bs0?

  • Plan LHCb:

Pomiar róznicy asymetrii dla:

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowo ci w fizyce zapachu

B→τυ

  • Rozpad czysty teoretycznie

  • Dobry do poszukiwań Nowe Fizyki: czuły na H±

  • Trudny eksperymentalnie: ≥2 neutrina w stanie

    końcowym. Domena Fabryk-B

  • Wzmocniony BF, wkład odH±?

 ograniczenia na parametry NF

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


B metoda

B→τν, metoda

B→τν

signal

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Zagadka b k

Zagadka B→Kπ

Belle, Nature 452, 332 (2008)

  • Interferencja pingwin+drzewo łamanie CP

  • Zagadka:

  • W MS: ΔAKπ=0. Nowa Fizyka czy efekty hadronowe?

  • Test MS niezależny od modelu: precyzyjny pomiar BF i ACP dla wszystkich kombinacji izospinowych: B→K+π-, K0π+, K+π0, K0π0

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


B k l l

B→K(*)l+l-

Backward Forward

__SM

__SUSY

  • W Modelu Standardowym: BF~10-6

    Wkład od NF na tym samym poziomie?

  • Trójciałowy rozpad: wiele obserwabli

    dBF, FL, AFB test struktury rozpadu

  • Metoda: analiza rozkładów kątowych

    w funkcji q2=M2(l+l-)

  • Belle: Intrygujaca AFB dla niskich q2?

  • LHCb, 310pb-1: lepsza zgodność z MS

  • Plan: pomiar punktu przecięcia AFB, pomiar AT

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


B d s

Bd,s→μ+μ-

  • Bardzo rzadki, dobrze policzony, b. czuły na NF

     Idealny do dyskryminacji modeli/parametrów

  • Np. model NUHM (uogólniony CMSSM)

Pomiary, początek 2011:

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


B d s nowe pomiary

Bd,s→μ+μ-, nowe pomiary

Bs→μ+μ-

M(μμ)

M(μμ)

M(μμ)

  • CDF, 7/fb: zwiększona akceptancja (Central+Forward dimuon triggers) ,

    lepsza sieć neuronowa (NN). Analiza: M(μμ) vs. NN output

     Bs→μμ: oczekiwane 2 przypadki w MS, obserwowane wzmocnienie (~2.5σ)

     Bd→μμ: zgodny z tłem

  • Pierwsza ewidencja Bs→μμ!?

  • CMS, 1.14/fb, Bs→μμ,

     Bs→μμ oczekiwany 1 przypadek

  • LHCb 37→300/pb

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Podsumowanie

Podsumowanie

  • Rola Fizyki Zapachu:

    Precyzyjny pomiar MS  Poszukiwanie i identyfikacja Nowej Fizyki

  • Poszukiwania pośrednie komplementarne do bezpośrednich

  • Odchylenia od Modelu Standardowego w rozpadach B i Bs

    + Fizyka mezonów D i Ds: coraz większa czułość pomiarów

    (mieszanie D0, łamanie CP, rzadkie rozpady)

    + Sektor leptonów (LFV)

  • Giganci zapachu: Belle, Babar, CDF, DØ, LHCb  Super Fabryki-B

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Backups

Backups

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Strategia poszukiwania nowej fizyki

Strategia poszukiwania Nowej Fizyki

  • Historia: fizyka zapachu czuła na zjawiska z wyższej skali energii:

    • Mieszanie Kaonów, BR(K0→μμ), mechanizm GIM  istnienie powabu

    • Łamanie symetrii CP  istnienie trzeciej generacji kwarków

    • Mieszanie mezonów B0 masa kwarku t

  • Teraz:

    • Potrzebne precyzyjne pomiary wielu obserwabli

    • Potrzebna precyzyjna teoria/modele

    • Pomiar korelacji między obserwablami  identyfikacja Nowej Fizyki

    • Korelacje pomiedzy posrednimi i bezposrednimi pomiarami

  • Brak sygnałów Nowej Fizyki w procesach FCNC: poważne implikacje dla fizyki zapachu w skali 1TeV

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


S w b s j2

βs w Bs→J/ψφ

  • Bullet

  • kooten slides at LP

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowo ci w fizyce zapachu

βs

  • Bullet

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowa fizyka w mieszaniu b s 0 b s 0

Nowa Fizyka w mieszaniu Bs0-Bs0?

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Dileptons

Dileptons

  • Bullet

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Dcpv b k puzzle

DCPV B→Kπ, puzzle

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


B d s nowy pomiar lhcb

Bd,s→μ+μ-, nowy pomiar LHCb

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Tr jk ty unitarne

Trójkąty Unitarne

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Oscylacje mezon w

Oscylacje mezonów

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


Nowa fizyka

Nowa Fizyka

J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011


  • Login