3ª Plática: Principales pruebas fenomenológicas

Transcripción

1 3ª Plática: Principales pruebas enoenológicas Acoplaientos de los bosones, Z y H Iportancia de correcciones cuánticas Dináica del sabor Conclusiones

2 Un poco de enoenología Paráetros libres Sector scalar+nora: H h g g,,,, ',, ó O bien, los ejor edidos:?? H Z F GeV GeV G GeV G F Z sin sin sin Paráetros derivados

3 Decaiientos del bosón Razones de decaiiento: Razón total 3 GF F 3 C 6 F GeV Experient o.09 GeV BR l l 3 C.%

4 Decaiientos del bosón Z lep =, q= C Razón o ancho total Z Z.48 GeV GeV Experiento. Z l l ev

5 Universalidad de interacciones g g

6 Producción de pares de eriones en el pico del Z cos cos cos cos 8 D C h B A s d d Z Z Z Z F is s s G / Inoración sobre: v, a (y sin ) Correcciones cuánticas

7 A D s A A C s A A B s A A s s h B h B h F h F h B h B h F h F Pol FB h h h h Pol B F B F FB 8 3 ) ( ; ) ( ; 8 3 ) ( ; 3 4 ) (, edibles experientalente (y extraer A, B, C y D): Polarización edible para =, 0,, 0, 0, 0, 4 3 ; ; 4 3 ) ( ; e Z Pol FB Pol FB Z Pol Pol e Z FB FB Z e Z Z a a A P P A A P A A P P A A En el pico de la Z (s = Z ), Re()=0, contribución despreciable de

8 a polarización longitudinal proedio P es uy sensible a sin, y por tanto a eectos cuánticos!. P l es una ventana a eectos cuánticos electrodébiles, Eectos virtuales de partículas ucho ás pesadas sin l a a P

9 Búsqueda de nuevas partículas pesadas Producción directa: Frontera de alta energía (Tevatron, HC) Producción indirecta: eectos en loops Frontera alta precisión (baja energía, Flavor actories) El HC y las Fabricas de partículas juegan un papel copleentario En la búsqueda de nueva ísica que involucra partículas

10 Eectos de VP se reabsorben en carga eléctrica y (s) crece con energía, ) ( (96) ) ( Z e Iportancia de correcciones de QED: VP Apantallaiento de carga eléctrica Iportancia de correcciones de QED: VP GeV G F Z sin sin sin Orden as bajo

11 Iportancia de correcciones de QED: VP Apantallaiento de carga eléctrica Eectos de VP se reabsorben en carga eléctrica y (s) crece con energía, ( e ( ) Z ) (96) sin 0.3(0.) GeV (80.96) l actor de!

12 y de VP correcciones de QCD g g Apantallaiento g g Anti-apantallaiento Eectos cancelan, s (s) decrece con energía (libertad asintótica) Correcciones gluónicas a Zq i q i, q i q j increentan Z,. Toadas en cuenta con e C C {+ s ( Z )/+} 3.5..% B( e ) 0.8% [exp ( )%] e 3 C

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14 Correcciones electrodébiles Auto-energía Vértices Appelquist-Carrazone: eectos de partículas pesadas se desacoplan cuando se tienen acoplaientos vectoriales y sietría de nora exacta odelo Estándar lo evade debido a sietría chiral rota

15 Correcciones de autoenergía : q 0, Z q, Z i I Correcciones cuadráticas en asa del top 3% para t =7 GeV Correcciones logaríticas en asa del Higgs entre 0.% y %, para 00 GeV < H < 000 GeV

16 Correcciones de vértice Casi todas pequeñas excepto Z bb. a a e e Térino q q genera correcciones cuadráticas en asa del top -.6 % en probabilidad de Z bb

17 4 3 6 ) ( 4 sin 3 l l Z F l l l l l l l lept e a G l l Z a a P a Fuerte evidencia de C.R.E (no solo ) Se coniran universalidad v l, a l Datos avorecen bajo H Ajustes a datos experientales

18 R q Z qq Z hadrons R b sensible a t R d V td t 6 0 t

19 Higgs ligero o pesado? 700 H GeV H t A A 0, b FB 3 A e A 4 a a b Quarks pesados (4A FB 0,b /A b ) avorece Higgs pesado eptones (A l ), avorece Higgs ligero Datos E cobinados, (A l doina), avorecen Higgs ligero

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21 Solo datos E de alto Q (SD, EP, D0, CDF): H GeV, 68% 6 in H 58 GeV, 95% in.7 H 85 GeV, incluye li.in. Excluido por Tevatron 58 H 75 GeV! Solo la observación directa del bosón de Higgs es prueba de su existencia

22 Autointeracciones de bosones de nora e e e e e + + z Vértice no-abeliano Z es crucial!

23 e e ZZ e- Z e e+ Z o evidencia de ZZ, ZZZ Bella coniración de la estructura de nora SU() U() Y

24 Decaiientos del Higgs H : H : H ZZ : Z Decaiientos as probables en partículas as pesadas Cuadrática en,zz; lineal en t

25 Dináica del sabor Experientalente: 6 quarks y 6 leptones, organizados en 3 ailias. Única dierencia es la asa. Supongaos G generaciones de eriones (j=,, G ). agrangiano de Yukawa as general: u, d, l c jk constantes arbitrarias

26 Después del SSB (nora unitaria) asas, ezclas, Yukawas: atrices de asa G G: b s d d t c u u diag diag positiva deinida H H H U S S U H,,,,, 0, ' det ' ', ) ( ' Diagonalización:

27 . Corrientes neutras y térinos cinéticos de eriones: R R R R ' ', ' ' o existen corrientes neutras con cabio de sabor e e bs Z *,,

28 . Corrientes cargadas: G G d u d u unitaria S S V V S S d u d u d u ' ' ),, ( ) ( s u c t b s b u d pe n e.. h c e d u g CC

29 Conjugación de carga (C): q - q Transoraciones discretas C, P y T Conjugación de carga (C): q - q Inversión espacial (P): x x Inversión teporal (T): t - t Sietrías leyes invariantes, consecuencias observables C, P y T son sietrías de la ísica clásica Experientos: C, P,T y CP no son sietrías de las interacciones débiles de partículas eleentales!

30 Violación de CP en el E E Yukawa Higgs ora Y d ij Q I i I u I * I d Y Q u h. c. I I I I ui di di ui Rj ij i Rj g diag V Y V R CP se viola si V es copleja! g g u i d V ij V t V d j u d C P i u V ij V u j d * CP V *

31 Yukawas: asas y ezclas de quarks, arbitrarios c ij () G G G G V unitaria G paráetros reales: odulos ases i j j i i ij ij j i j i i i e V V d e d u e u G - ases inobservables G G G G odulos ases

32 G = : odulo, 0 ases G = 3: 3 odulo, ases atriz Cabibbo-Kobayashi-askawa contiene una ase que viola CP

33 Paraetrización de olenstein exhibe jerarquía V V us cb A codiica toda la violación de CP!

34 Cóo se extraen los V ij? Desintegración de B Pingüino Diicultades típicas: as allá de orden doinante (QFT a todo lo que da) ezcla, violación CP en B Eleentos de atriz hadrónicos (QCD no perturbativa)

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36 a unitaridad de CK es veriicable experientalente herraienta útil para revelar nuevas uentes de ropiiento de la sietría de sabor Triángulo unitario V ud V * ub V cd V * cb V V * tb 0 i i 0 td isa área de todos los triángulos: V ki V * kj= 0 k

37 Fábricas de B CK es la uente doinante de violación de CP Estado actual: CKitter octubre 009 V V us cb A Fit global a dierentes observables Area

38 Universo doinado por ateria. Qué pasó con la antiateria? BAU n n B B n n B B 00%! Abundancia de núcleos ligeros n D D p D p p 3 4 He He n B n n B

39 Evolución ateria/ antiateria 0-35 seg 0-3 ~0-4 seg 0-3 seg ahora Condiciones a satisacer (Sakharov,967): ) Violación de núero bariónico, ) eyes violan sietría CP 3) Procesos uera del equilibrio n B ucleosíntesis: n n B , requerida, od. est.

40 A J T J u s s b d b u c c t u t Una estiación de BAU en el E (. S. Hou) Jarlskog (985): provee una edida de violación CP invariante de reparaetrizaciones d d u u, I det A= (área de TU) T00 GeV (teperatura de EPhT) E 0-0

41 uuuuuuuchos paráetros (8!) Constantes de acoplaiento: 3 (g, g, g s ) asas eriones...9 ( l, u, d ) ezclas en sector de quarks....4 (A,,, ) Sector de nora (v, ) Sector de Higgs. (, h) - condiciones

42 El odelo Estándar Exitosa enoenología al grado de precisión requerido. Verdadera teoría cuántica y relativista de partículas eleentales. uchos paráetros (8), describe iles de observables E no es la últia palabra: 0/8 paráetros relacionados, origen de Yukawas ( y de CP!) o tiene candidatos ires para ateria oscura

43 o explica la asietría ateria-antiateria cosológica ( ás violación de CP?) Algunos hints de nueva ísica (g- uon, ísica del B, anoalías en colisionadores, ) o incluye asas ni ezclas de neutrinos Estética chaa : uniicación, naturalidad,