Quark Compositeness Αναζήτηση Συνθετότητας στο ATLAS

Παρουσίαση με θέμα: "Quark Compositeness Αναζήτηση Συνθετότητας στο ATLAS"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

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

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

3 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 : m

4 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.

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

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

7 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

8 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 )

9 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)

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

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

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

13 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

14 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

15 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.

16 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)

17 Quark Compositeness in ATLAS

18 Quark Compositeness in ATLAS

19 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.

20 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

21 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).

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

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

24 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)

25 Βιβλιογραφία Lukas Pribyl : ATLAS NOTE, Quark Compositeness in ATLAS in release X, 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