Misure alla risonanza Z. Studio dei risultati di LEP I per la determinazione di alcuni parametri del Modello Standard

Transcript

1 Miur alla rionanza Studio di riultati di LEP I pr la dtrminazion di alcuni paramtri dl Modllo Standard

2 Sommario Introduzion Slzion di vari tipi di vnti L zioni d urto cluiv Miur dll carattritich dllo maa, larhzza Dtrminazion dl numro di amili di nutrini lri La zion d urto dirnzial Miur di aimmtria orward backward Dtrminazion dll anolo di inbr

3 Scopi primntali di LEP Il Modllo Standard contin un crto numro di paramtri libri, ch non ono iati dall immtri. Occorrono miur di rand prciion pr potr dtrminar primntalmnt quti paramtri libri uccivamnt inrirli nl modllo LEP LEP i proponva la dtrminazion con lvata prciion di alcuni di quti paramtri: Maa larhzza dllo Dtrminazion dli accoppiamnti quindi l anolo dbol Numro di amili di nutrini.

4 Slzion dli vnti L razioni di LEP ch tudirmo ono dl tipo Pr potr ttuar lo tudio di qut razioni riulta ncaria una opportuna parazion di vari tipi di vnti. Slzionar dunqu il cao in cui i rmioni prodotti ono lptoni quark vnti rilvabili com jt adronici i ono poi i nutrini ovviamnt non rilvabili

5 Slzion dli vnti

6 Slzion dli vnti Evnti adronici Evnti puramnt lptonici μ -3 tracc brhmtrahlun rand momnto ~100% di qullo inizial τ baa moltplicità mdio momnto Evnti a otoni lati al proco di cattrin rand numro di particll ch mr dal proco di adronizzazion rand moltplicità di tracc nl dtctor cntral rand numro di clutr ni calorimtri γγ i proci di quto nr ono individuati da uno tato inal con otoni

7 Slzion dli vnti: lptoni Cdono compltamnt la loro nria nl calorimtro lttromantico. μ Il loro impulo vin miurato dalla camra cntral dall camr muonich trn mntr rilaciano olo una minima part dll nria nl calorimtro τ Dcadono ono individuati dai loro modi di dcadimnto. Sono a bai impuli d nria pr via dlla miin nry da nutrino

8 Slzion dli vnti: adroni Gli vnti adronici ono carattrizzati da un ran numro di particll provninti dal proco di adronizzazion dlla coppia di quark oriinali. Grand moltplicità di tracc nl dtctor cntral rand moltplicità di clutr ni calorimtri lttromantici d adronici In iura i vd la dirnza dl numro di clutr pr vnti adronici d vnti lptonici

9 qq Eicinza dlla lzion: Eicinz di trir molto lvat in tutti i 4 primnti ε 100% qq Eicinz di lzion alt, oltr il 99%. I ondi ono dominati da vnti dl tipo qq uccivo dcadimnto dl τ produzion non rionant di qq vnti a otoni. Backround molto piccolo, dll ordin dll 1-%. Qullo più iniicativo è rlativo ad vnti τ

10 μ μ Eicinza dlla lzion: τ τ μ μ τ τ Backround piccolo, dll ordin dll 1-%. Qullo più iniicativo è rlativo ad vnti τ Backround più lvato, -3%, driva da vnti adronici a baa moltplicità da vnti di cattrin a du otoni. Inoltr c'è piccola part anch da vnti o μ accompanati da otoni ch poi uono ai rilvatori

11 Paramtri dl modllo tandard Una nrica corrnt nutra i criv 1 NC J μ u γ μ γ 5 non è accoppiamnto - puro Nl cao dl MS di Glahow inbr Salam la corrnt nutra ch i aocia allo è data da u J NC μ j 3 in μ j m μ E dallo tudio dll immtri dalla Laraniana dl modllo i ottin T Q 3 in T3 Carica dl rmion,μ,τ -1 d,,b-1/3 u,c,t/3 Iopin dbol dl rmion,μ,τ,d,,b -1/ u,c,t 1/

12 Evnti a LEP M Pr un rmion nrico ono poibili i raici di cambio di un oton o di uno S lo tato inal è biona tnr conto dl trmin Bhabha

13 Corrzioni radiativ I raici prcdnti prmttono di calcolar la zion d urto all ordin più bao. LEP ra un primnto di rand prciion Ncari ordini uccivi Diarammi di corrzion ai booni di au L tto di raici di ordin uprior vin riaorbito in cotanti di accoppiamnto ttiv dov 3 1 Δρ T Q in in 3GF M Δκ 8 π cot 1 Δκ in M M t 11 M ln 9 M H ΔρT 3 Δρ 3G F M 8 π M M t tan ln M M H

14 Corrzioni da tato inizial inal Occorr tnr conto anch dlla poibilità di radiazion da tato inizial inal ch porta allo tudio di unti raici Gli tti ono riaorbiti nll utilizzo di un opportuno radiator ch prmtt di collar la zion d urto miurata con qulla torica σ 4 1 m dzh / QED z, σ w z

15 La zion d urto pr canal rmionico Tnndo conto di raici viti in prcdnza i ottin la zion d urto total dl proco Conidrazion: { 3 4 N c Q πα σ co 4in 1 m m m Q Γ [ ][ ] Γ 4 4 co 16in 1 m m t channl /t channl channl

16 La zion d urto cao lttronico Il raico a lato motra il contributo di vari canali alla zion d urto total in proimità dl picco.

17 La zion d urto al picco I paramtri dl boon ono calcolati a partir dalla zion d urto al picco ch aum la orma di una rionanza di tipo Brit-inr σ 1π Γ Γ m Γ Qull trovat ono dunqu l zioni d urto pr oni inolo canal. Da i può ricavar la maa dllo dalla poizion dl picco l larhzz totali parziali mdiant un it opportuno. m Γ / m

18 La maa dllo : riultati Il riultato ottnuto ha notvolmnt contribuito alla dtrminazion di qullo attualmnt prnt nl PDG M ±. 1M

19 La larhzza total: riultati Da quta larhzza i può ricavar acilmnt la vita mdia dl boon 10 5 Pr compltzza i riporta il valor dlla larhzza dllo riportato nl PDG Γ 495. ±.3M

20 Larhzz parziali LEPH Qull riportati ono i riultati dll zioni d urto pr i inoli canali viibili. Poiamo notar du carattritich ondamntali Il picco è pr tutti i raici nllo to punto, alla maa dllo Notiamo l univralità dll intrazioni dboli

21 Larhzz parziali OPL Riultati analohi ai prcdnti. Si noti ch la zion d urto lttronica non è ancora ricalata

22 Riultati dll larhzz parziali Com i vd dai valori accanto riulta chiara l univralità dli accoppiamnti lptonici. Γ μ Γ Γ τ Γ ± ± Sull univralità tornrmo anch nl uito.

23 La larhzza inviibil Com ià accnnato c è una part dlla larhzza dllo ch non è attribuibil a nuno di canali viti: è la larhzza inviibil. Γ Γ inv tot Γ Γ tot had Γ vi lpt Γ Γ tot lpt Γ had Quta larhzza inviibil riulta r Γinv ±. 5M Γ inv Γ lpt lpt

24 Numro amili nutrini Dalla larhzza inviibil aumndo l univralità, cioè ch oni amilia di nutrini dia lo to contributo alla larhzza ch il MS prvd r di circa 165M, i può ar un it ch prmtt di ottnr il numro di amili di nutrini lri Il riultato ottnuto è.9840 ± N υ 0.008

25 La zion d urto dirnzial La zion d urto dirnzial pr il proco conidrato è Ch in proimità dl picco divin Com i vd riulta una important dipndnza dall anolo pak d d σ σ co co co - bar [ ] co 4in 1 co co 1 m m m Q Γ { co co πα σ N c Q d d [ ][ ] Γ 4 4 co 16in 1 co 8 co 1 m m

26 immtria FD-BD La dipndnza dlla zion d urto dall anolo porta ad un aimmtria tra l zion d urto in avanti qulla inditro. Dinndo il numro di vnti orward backward com poiamo ottnr il paramtro di aimmtria Tuttavia al picco uit la rlazion dov < > < > 0 co 0 co co co σ σ d d d d N b l l l l l < > < > 0 co 0 co 0 co 0 co σ σ σ σ d d d d N N N N b b FB FB 4 3 0

27 immtria FD-BD μ Paramtro di aimmtria pr valori dll nria dl cntro di maa più bai di LEPI. Evidnza dlla prnza dllo Riultati di L3 pr il paramtro di aimmtria in proimità dl picco. Ci prmttrà lo tudio dli accoppiamnti

28 immtria FD-BD μ 0 FB Riultato inal: ±

29 Dtrminazion paramtri MS Com vito dalla zion d urto total dal paramtro di aimmtria i poono ricavar li accoppiamnti aial vttorial da quti i dtrmina l anolo di inbr. I riultati ottnuti da LEP pr li accoppiamnti di vari lptoni ono Dalla rlazion poiamo inin ricavar il Q 1 T 3 in valor dl no dll anolo di inbr coì com ottnuto a LEP in ±

30 Conronto riultati anolo inbr La iura a lato motra i valori dll anolo di mixin ottnuti a LEP con altri mtodi ottnuti a SLD. Il riultato combinato di qut miur è on hll in 0.331± da conrontar con il valor ottnuto a NuT in 0.7 ± 0.004

31 Biblioraia F.Tubrt, arxiv:hp-x/ v1 M.Grunwald, Phy.Rp J.Mnich, L3 intrnal not 1783 LEP coll., Phy.Rp