Consuntivo Scientifico Aleph

Consuntivo Scientifico Aleph – Anno 2002
Il completamento delle analisi dei dati raccolti nei dodici anni di vita dell’esperimento, la loro
pubblicazione e l’archiviazione dei dati per il loro utilizzo a lungo termine sono state le attivita’
principali della Collaborazione Aleph nell’anno 2002. Nel corso dell’anno sono stati pubblicati i
risultati finali relativi alla ricerca del bosone di Higgs e di particelle supersimmetriche. Hanno
inoltre visto il completamento importanti misure di fisica degli heavy flavours, in particolare la
ricerca di oscillazioni del mesone Bs e la misura della asimmetria avanti-indietro delle coppie bbbar. L’utilizzo dei dati raccolti nel periodo 1996-2000, a una energia nel centro di massa oltre la
soglia di produzione del W, per effettuare misure di fisica elettrodebole e completare i test
dettagliati del Modello Standard iniziati al polo della Z, e’ continuato. Le pubblicazioni finali sono
attualmente in preparazione. Sono stati inoltre affrontati i problemi relativi ad una affidabile
archiviazione dei dati al fine di permettere la loro analisi a lungo termine, quando la Collaborazione
sara’ terminata. Il contributo dei gruppi INFN a queste attivita’ e’ stato essenziale. Ricercatori
dell’ente hanno avuto ruoli importanti nel coordinamento e nello svolgimento delle analisi di fisica
sopra elencate. Gli strumenti di calcolo presenti in Italia sono stati preziosi per la produzione di
eventi di simulazione alla Monte Carlo.
I dati raccolti da Aleph al picco della Z negli anni 1989-1995 hanno permesso misure fondamentali
di fisica degli heavy flavours. Tra queste ricordiamo la prima evidenza dell’evoluzione temporale
delle oscillazioni del mesone Bd, la misura della massa del mesone Bs, le misure di precisione degli
elementi della matrice CKM, |Vcb| e |Vub| . Le analisi sofisticate che hanno permesso di porre un
limite inferiore estremamente interessante alla frequenza di oscillazione del mesone Bs, completate
nel 2002, si pongono nel solco di questa tradizione. La misura finale e’ il risultato dell’analisi
dettagliata di eventi leptonici inclusivi, di decadimenti semi-inclusivi leptone-Ds e di decadimenti
del Bs completamente ricostruiti. Dei tre filoni di analisi gli ultimi due sono stati di reponsabilita’
di gruppi INFN. Questa misura rappresenta il risultato a piu’ alta sensitivita’ attualmente
disponibile ed e’ la misura di maggior peso nella combinazione mondiale della analisi in frequenza
delle oscillazioni del mesone Bs.
Grazie a LEP sono state per la prima volta possibili misure di fisica elettrodebole utilizzando gli
heavy flavours. Tra queste ha un ruolo di primo piano la misura della asimmetria avanti-indietro dei
decadimenti della Z in coppie b-bbar. Questa osservabile e’ la piu’ sensibile all’angolo di mixing
elettrodebole, quando non si disponga di fasi polarizzati. Nell’anno 2001 Aleph aveva pubblicato il
risultato finale utilizzando tecniche inclusive. All’inizio del 2002 sono stati pubblicati i risultati
finali utilizzando i decadimenti semileptonici dei b. Le due tecniche sono sostanzialmente
scorrelate e permettono di ottenere una precisione simile. Il canale leptonico ha il vantaggio di
permettere l’accesso al settore del charm. I risultati ottenuti da Aleph con le due tecniche sono in
buon accordo tra di loro e con le misure dell’angolo di mixing elettrodebole recentemente
pubblicate da Aleph utilizzando la polarizzazione del leptone tau e le asimmetrie avanti-indietro
leptoniche. Anche in questo caso troviamo fisici INFN tra i responsabili dell’analisi finale.
Gli eventi adronici raccolti al picco del Z sono anche una notevole fonte di informazione per la
conoscenza delle interazioni forti. Nel corso del 2002 Aleph ha pubblicato uno studio dettagliato
degli eventi a quattro jet rilevati alla Z, confrontandoli con le piu’ recenti predizioni NLO. Il
risultato finale presenta una delle valutazioni piu’ precise, attualmente disponibili, della costante di
accoppiamento forte. Questo studio si confronta in maniera naturale con i dati raccolti ad alte
energie. Risultati preliminary relativi alle misure fino a 209 GeV nel centro di massa sono stati
presentati alle conferenze estive 2002, la pubblicazione finale e’ in corso di preparazione.
Per quanto riguarda la ricerca di segnature del bosone di Higgs e di fisica al di la’ del Modello
Standard, l’anno 2002 ha visto la pubblicazione dei risultati finali relativi all’analisi dei dati raccolti
alle piu’ alte energie prodotte da LEP. La ricerca del bosone di Higgs, nello scenario previsto dal
Modello Standard, si e’ conclusa con la pubblicazione dei risultati definitivi sull’ Higgs neutro alla
fine del 2001. L’eccesso di circa 3 sigma rispetto all’aspettazione del background, dovuta a 3 eventi
nel canale a 4 jet, e’ stata confermata. A questa misura si sono aggiunte nel corso del 2002 le
pubblicazioni delle ricerche in scenari differenti. Ricordiamo tra questi il modello supersimmetrico
minimale (MSSM) , gia’ discusso nell’articolo sull’Higgs neutro sopra citato, e piu’ in generale i
modelli a due doppietti di Higgs che prevedono la possibilita’ di produrre Higgs carichi; i modelli
in cui l’Higgs non accoppia a fermioni (“Higgs fermiofobico”) e modelli in cui l’Higgs accoppia in
maniera indipendente dal flavour o solo a leptoni (“flavour independent Higgs”). I risultati delle
ricerche in tutti questi scenari sono state pubblicati nel corso del 2002. Nessuna evidenza di fisica
al di la’ del Modello Standard e’ stata osservata.
Uno sforzo analogo e’ stato fatto per ricercare possibili evidenze di supersimmetrie. Sono stati
pubblicati gli articoli finali relativi alla ricerca di sleptoni e squarks. La ricerca di squarks e’ stata
estesa, rispetto agli anni precedenti, al canale a quattro corpi, che potrebbe risultare dominante in
alcune regioni dello spazio dei parametri. Recentemente a questa pubblicazione si e’ aggiunto uno
studio preliminare in cui si considera il decadimento di stop in gluino. Nell’ambito del modello
supersimmetrico minimale le ricerche di chargini e neutralini hanno permesso di porre un limite
alla particella supersimmetrica piu’ leggera (LSP) anche nell’ipotesi di stau mixing (contributed
paper a ICHEP2002, articolo in preparazione).
Le ricerche sono state estese al di la’ dei modelli in cui la R-parita’ e’ conservata, sono stati infatti
pubblicati i risultati finali riguardanti le decine di topologie a multi-jet, multi-leptoni e missing
energy in cui si permette la sua violazione (“R-Parity Violation”). Sono stati analizzati in dettaglio,
e pubblicati, gli eventi totalmente neutri con uno o piu’ fotoni e le loro relative interpretazioni,
ponendo limiti agli scenari in cui la rottura della supersimmetria e’ mediata da bosoni di gauge
(GMSB) e alla possible esistenza di dimensioni spaziali extra. E’ stata pubblicata la ricerca per
evidenze di produzione di top singolo, permessa nel caso di flavour changing neutral currents.
Ancora una volta queste ricerche, estese e dettagliate, non hanno evidenziato effetti reputabili a
fisica al di la’ del Modello Standard. Il contributo dei fisici INFN e’ stato importante, sia dal punto
di vista delle funzioni di coodinamento, che nello svolgimento delle analisi.
Nel corso del 2002 sono stati fatti passi importanti per la preparazione delle pubblicazioni finali di
fisica elettrodebole utilizzando i bosoni W. In particolare e’ stata completata una produzione
massiva di eventi di simulazione alla Monte Carlo, circa 150 milioni di eventi di simulazione
completa. A complemento di questa produzione e’ stata sviluppata una nuova e particolarmente
dettagliata simulazione del calorimetro elettromagnetico, indirizzata alla migliore comprensione dei
satelliti negli sciami adronici. Questo sforzo e’ di primaria importanza al fine di completare in
maniera robusta e affidabile la misura della massa del W, di cui di prevede la pubblicazione nella
prima parte del 2003. Sono in avanzata fase di preparazione anche le misure della sezione d’urto
totale di produzione di coppie WW, di altri processi a quattro fermioni, e degli accopiamenti
anomali carichi, neutri e quartici. Il contributo dei fisici INFN e’ assai rilevante, in particolar modo
per quanto riguarda la misura della massa del W e delle sezioni d’urto di produzione di eventi a 4
fermioni.
Infine, come gia’ accennato, sono state prese le misure necessarie al fine di assicurare l’utilizzo dei
dati raccolti da Aleph per le analisi a lungo termine. Tutti i dati sono stati archiviati sul sistema
ufficiale del CERN, Castor. Tutto il software necessario e’ funzionante su Linux. E’ stato definito
un sistema di backup per l’analisi a lungi termine, basato sull’utilizzo di un sistema chiuso
composto da laptops-Linux con dischi e lettori DVD. Si prevede che l’utilizzo principale dei dati di
Aleph, per le analisi a lungo termine, consista nei test di fisica adronica e nello studio dei parametri
di modelli di nuova fisica.