nowo ci w fizyce zapachu
Download
Skip this Video
Download Presentation
Nowo ści w fizyce zapachu

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 34

Nowo ści w fizyce zapachu - PowerPoint PPT Presentation


  • 131 Views
  • Uploaded on

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

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Nowo ści w fizyce zapachu' - kaiser


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

slide2
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

slide17
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

slide27
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