1 / 34

Nowo ści w fizyce zapachu

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

kaiser
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nowości w fizyce zapachu Jolanta Brodzicka (IFJ PAN, Kraków) XLI Zjazd Fizyków Polskich, Lublin 2011

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. Test DNA modeli → identyfikacja Nowej Fizyki Wkład od Nowej Fizyki: duży umiarkowany mały arXiv: 0909.1333 Obserwable ↓ Modele → J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. βs w Bs→J/ψφ J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  14. 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

  15. 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

  16. Asymetria dwumionów • Związek z Nową Fizyką w mieszaniu Bs0? • Plan LHCb: Pomiar róznicy asymetrii dla: J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  17. 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

  18. B→τν, metoda B→τν signal J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. Backups J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  25. 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

  26. βs w Bs→J/ψφ • Bullet • kooten slides at LP J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  27. βs • Bullet J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  28. Nowa Fizyka w mieszaniu Bs0-Bs0? J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  29. Dileptons • Bullet J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  30. DCPV B→Kπ, puzzle J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  31. Bd,s→μ+μ-, nowy pomiar LHCb J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  32. Trójkąty Unitarne J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  33. Oscylacje mezonów J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

  34. Nowa Fizyka J.Brodzicka "Fizyka zapachu" Lublin 2011

More Related