Quark Compositeness Αναζήτηση Συνθετότητας στο ATLAS 3/6/2008 Πριόνας Βαγγέλης Επιβλέπον μέλος ΔΕΠ: Ηλίας Κατσούφης

Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) 12 Στοιχειώδη Σωματίδια 4 Σωματίδια Αλληλεπιδράσεων Επιτυχές... ... αλλά Ανεπαρκές

Κίνητρα Αναζήτησης Συνθετότητας Ανεπάρκεια Καθιερωμένου Προτύπου Απλή λογική : Υπάρχει κάτι απλούστερο; Αποκλειστικά Πειραματικό Μοντέλο Απουσία Ολοκληρωμένης Θεωρίας Πολλά Σωματίδια με Μεγάλες Μάζες Όρια Διαστάσεων Στοιχειωδών Σωματιδίων : 10-18 m

Θωράκιση Φορτίου Δίπολα σωματιδίου – αντισωματιδίου, που ζουν όσο επιτρέπει η αρχή αβεβαιότητας θωρακίζουν το φορτίο του ηλεκτρονίου. Με πολύ ενεργητικές δέσμες σωματιδίων εισερχόμαστε βαθύτερα στο σωματίδιο.

Προτεινόμενα Μοντέλα Συνθετότητας Preons, by Pati and Salam, 1974 Rishon Model Tweedles, helons Κ.λ.π.

Προτεινόμενα Μοντέλα Συνθετότητας Μοντέλο Rishon : 2 είδη ρισονίων (rishons) : ένα φερμιόνιο T με φορτίο 1/3 e, ένα ουδέτερο φερμιόνιο V

Προτεινόμενα Μοντέλα Συνθετότητας tweedles, helons : tweedles : περιγράφονται σαν στροφές σαν «φιόγγους», ενώνονται ανά ζευγάρια για να σχηματίσουν τα helons. helons : τρειών ειδών H+, H-, H0, που ενώνονται ανά τριάδες. H+H+H+ : e+ H+H+H0 : uB H+H0H+ : uG

Quark Compositeness Ενεργειακή Στάθμη Συνθετότητας Λ (Quark compositeness scale) : ανάλογη του 1/r ,όπου r η ακτίνα ενός κουάρκ Νέες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των preons, δηλαδή των κοινών συστατικών των κουάρκ και των λεπτονίων και ανταλλαγή τους. Quarks και λεπτόνια σε διεγερμένες καταστάσεις: πειραματικές αναζητήσεις διασπάσεών τους Αλληλεπιδράσεις επαφής (contact interactions) του «ρεύματος» ενός κουάρκ με το «ρεύμα» ενός λεπτονίου Λαγκρανζιανή L για 4 φερμιόνια (4 fermion effective Langangian )

Lagrangian g : ισχύς της καινούργιας δύναμης αλληλεπίδρασης (new strong (hyperstrong) interaction coupling) η : παράγοντας φάσης Λ : Ενεργειακή Στάθμη Συνθετότητας ΨLγμΨL : συμβολίζει τον τελεστή «ρεύματος» ενός αριστερόστροφου (L) σωματιδίου (δηλ αρνητική ελικότητα)

Αντιδράσεις 4 φερμιονίων 4 fermion contact interaction Constituent inerchange Exchange of a heavy exotic particle

Για ευκολία λύνω μόνο ειδικές περιπτώσεις Lagrangian Για ευκολία λύνω μόνο ειδικές περιπτώσεις

Lagrangian Με τη θεωρία υψηλών ενεργειών μπορούμε από την Λαγκρανζιανή να πάρουμε την Διαφορική Ενεργό Διατομή από Συνθετότητα από QCD

Quark Compositeness Προβλέψεις όπως γίνονται από Lukas Pribyl : Quark Compositeness in ATLAS Institute of Physics of Academy of Sciences of the Czech Republic, 26/2/08 Z.U. Usubov : A search for quark compositeness at the LHC, JINR, Dubna, Russia and Institute of Physics, Baku, Azerbaijan

Z.U. Usubov , L.Pribyl Γωνιακή Κατανομή διπλών πιδάκων και Ισοτροπία Έλλειψη ισοτροπίας στις γωνιακές κατανομές, στις προβλέψεις της QCD. Ενδεχόμενη πιο ισοτροπική κατανομή γωνιών, ίσως μαρτυρά συνθετότητα

Quark Compositeness Lukas Pribyl Ψάχνουμε για διαφορές μεταξύ των προβλέψεων για τις εγκάρσιες ορμές διπλών πιδάκων του καθιερωμένου προτύπου και αυτών που λαμβάνουν υπόψη και τη συνθετότητα. Η θεωρία της συνθετότητας προβλέπει αύξηση της εγκάρσιας ορμής κάποιων πιδάκων σε σχέση με το SM στις ίδιες ενέργειες συγκρουομένων δεσμών.

Quark Compositeness in ATLAS Δυνητικά ζεύγη σωματιδίου-αντισωματιδ. από την ενέργεια της αλληλεπίδρασης Διπλοί Πίδακες (di-jets), π.χ. ud→ud, uu→uu pT = εγκάρσια ορμή σε σχέση με τη διεύθυνση της δέσμης 2 leading pT jets, pT > 350 GeV Παρόν όριο στο Tevatron (πρωτονίου- αντιπρωτ, Κ.Μ. 1.8 TeV): Λ > 2.7 TeV ATLAS : Λ > 10.3 TeV, Λ > 22 TeV (ελπίζουμε)

Quark Compositeness in ATLAS

Quark Compositeness in ATLAS

Quark Compositeness in PYTHIA Inclusive leading dijet pT-spectra for Λ = 3, 5, 10, 15, 20 TeV and QCD only as obtained with ATLFAST, Pythia and CTEQ6L1.

CM scattering angle Θ* of 2-2 parton scattering η1,2 = Ψευδο-οκύτητες των δύο leading PT jets Θ1,2 = γωνία των κουάρκ στο Κ.Μ. των 2 συγκρουομένων πρωτονίων του επιταχυντή LHC

Quark Compositeness in PYTHIA Κανονικοποιημένη κατανομή για διάφορες τιμές της Λ, με τομές στην αναλίωτη μάζα mjj > 1 TeV (αριστερά) και mjj > 5.9 TeV (δεξιά).

Γωνιακή Κατανομή και Ισοτροπία Λόγος Γεγονότων Περιοχών Εκτελώ «Τομή» στο φάσμα, στο σημείο χcut. Αριθμός Τυπικών απόκλισεων:

Quark Compositeness in PYTHIA R1 σε συναρτήσει χ-cut και mjj-cut, για Λ = 10 TeV

Quark Compositeness in PYTHIA To R1 συναρτήσει του Λ σε φωτεινότητα (luminosity) 30 fb−1(μετά από περίπου 3 χρόνια λειτουργίας). CTEQ6L1. (Το κόκκινο χωρίο δείχνει το στατιστικό σφάλμα)

Βιβλιογραφία Lukas Pribyl : ATLAS NOTE, Quark Compositeness in ATLAS in release 11.0.4X, 26/2/2008 Z.U. Usubov : A search for quark compositeness at the LHC Kimonas Boukas, Elias Katsoufis : Searching for Quark Compositeness at LHC, 19/4/2008 Donald H. Perkins : Εισαγωγή στη Φυσική Υψηλών Ενεργειών Κων/νος Ε. Βαγιονάκης : Σωματιδιακή και Κοσμολογική Φυσική David Griffiths : Introduction to Elementary Particles Martinus Veltman : Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics www.google.com www.cern.ch www.atlas.ch www.cerncourier.com www.wikipedia.com www.onceuponiparis.blogspot.com