Capitolo 10 - INFN Roma1

Capitolo 10:
10:
Capitolo
Teoria elettrodebole
elettrodebole ee
Teoria
Test del
del Modello
Modello
Test
Standard (( iiii parte
parte ))
Standard
Corso di Fisica Nucleare e
Subnucleare II
Professor Carlo Dionisi
A.A. 2008-2009
Giugno 2009
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1
Divergenze nelle
interazioni deboli
g
g
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Le divergenze sono “sistemate” dalla
massa finita del W. Ce ne sono pero’ altre
per altri processi come per esempio
νν → WW
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Divergenze nelle
interazioni deboli
g
g
g
g
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3
Divergenze nelle
interazioni deboli
e
g
νe
g
g
g
Le divergenze sono risolte
SE gli accoppiamenti dei γ,
W+(-)e Z0 sono collegati :
UNIFICAZIONE
ELETTRODEBOLE !
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Isospin e Ipercarica debole
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Le Interazioni Deboli : Riassunto
Nel settore dei leptoni abbiamo solo:
E’ naturale organizzare I leptoni in DOPPIETTI
di particelle levogire :
ed in SINGOLETTI di particelle destrogire :
Abbiamo quindi Multipletti di Isospin Debole :
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Analogamente per il settore dei quark avremo:
Si formano DOPPIETTI di quark levogiri :
e SINGOLETTI di quark destrogiri :
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Accoppiamenti vettoriali e assiali dei fermioni allo Z come
predetti dal Modello Standard.
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Le coppie WW e ZZ
a LEP fase II
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Sezioni d’ urto e Luminosita’ integrate a
LEP II
Sebbene la statistica sia molto inferiore
a quella di LEP I, le sezione d’ urto sono
tipicamente 3 ordini di grandezza piu’
piccole, lo spettro di argomenti di fisica
e’ molto ricco. Affrontiamo tra questi la
produzione di coppie W e la ricerca del
bosone di Higgs.
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Ritorno radiativo allo Z
Eγ ≈
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s − MZ
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Dove s ' e' dato dalla massa combinata
delle coppie dei fermioni.
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W mass at LEP 2: Threshold cross section
♦ i) Le sezioni d’urto misurate sono in perfetto
accordo con le predizioni del Modello Standard;
ii) conferma sperimentale della esistenza del
vertice Z0W+W-;
iii) misura della massa del W dall’andamento della
sezione d’urto a soglia:
mW (thresh.) = (80.40 ± 0.22) GeV/c2
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Risoluzione in massa per il W
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La Massa del W a LEP 2: Misura Diretta
r
p1 , E1
r
p2 , E2
0 unknowns,
5C fit
r
p3 , E 3
r
p4, E4
4
r
p2, E2
∑E
i =1
s,
∑
i =1
5 Constraints:
r
p3, E3
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=
r
r
p i = 0,
m W+ = m W−
r
p4, E4
r
p1 , E 1
i
4
3 unknowns,
2C fit
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W production at the Tevatron
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Risultati per la Massa e la Larghezza del W
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Risultati per la Massa e la Larghezza del W
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Nel Modello Standard Γ W e' data da:
Di conseguenza, SE l’accoppiamneto del W ai leptoni e ai quark
e’ lo stesso e ci sono 3 colori. Ci aspettiamo:
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Il valore misurato a LEP e’: ΓW = 2.150 ± 0.091 GeV
L’ intensita’ dell’accoppiamento del W e’ Universale;
Un’altra evidenza dell’ esistenza del colore.
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Esempio: le correzioni radiative e MW
Confrontiamo il valore di M W (α ; M Z ; GF ) all ' ordine
piu ' basso con le misure sperimentali.
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Produzione di coppie di Z
Un candidato ZZ di DELPHI
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Riassunto alla “Bignami” del Modello Standard
Angolo di mixing debole
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Abbiamo ora 5 misure precise di alcuni dei
parametri fondamentali del Modello Standard.
Nel Modello Standard, SOLO 3 sono INDIPENDENTI !
La loro consistenza e’ un test di una potenza straordinaria per
IL MODELLO STANDARD
DELLE INTERAZIONI ELETTRODEBOLI !
ESEMPIO: MW
Nel Modello standard si puo’ predire MW usando la teoria
perdurbativa all’ordine piu’ basso:
Il Modello Standard fornisce anche “ una finestra “ :
“ on physics Beyond the Standard Model “
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Bibliografia
P. Wells: Appendice 6
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