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giordano-murgia
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Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 1
Dati LEP SM - sommario
• tutti i dati di LEP (LEP I, LEP II, tutti gli esperimenti) sono confontati con il modello standard (SM) (*);
• passi successivi :a) compatibilità tra esperimenti;b) fit comune “misura” (vedi § LEP I, ex. mZ);
c) confronto con SM ( “accordo misure - teoria”);d) predizione (“misura”) di parametri relativi a particelle non [ancora]
accessibili sperimentalmente (ex. mH, oppure mt);
e) stessa procedura, incorporando altri esperimenti (CDF, D0, SLD, , ...).
• in realtà tutto è matematicamente calcolato in un solo passo, minimizzando una funzione dei dati e dei parametri teorici, che tiene conto delle correlazioni sperimentali.
[alcuni dati – ex. -polarizzazione, asimmetrie di SLD - omessi in questa presentazione]
(*) CERN-EP/2001-098; December 17, 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 2
la “lineshape” a LEP I
[si chiama “lineshape” la sezione d’urto ƒ(s), ove ƒ è uno dei canali di decadimento dello Z, e+e-, +-, +-, adroni]
• la lineshape mostra il caratteristico andamento a campana, dovuto alla risonanza [i.e. formazione di uno Z nel canale s];
• [come spiegato in precedenza] dalla forma/altezza della campana nei vari canali, si misurano :
massa e larghezza totale dello Z; numero di neutrini; accoppiamenti elettrodeboli.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 3
Sezioni d’urto differenziali
Dalle sezioni d’urto differenziali d(e+e-ƒƒ’) / dcos, per i vari fermioni, in funzione di s, si possono misurare :
asimmetrie avanti-indietro [differenti per e+e- rispetto a +-, +-, adroni]; accoppiamenti gv, ga.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 4
Dati - LEP I ( |s-mz| < 3 GeV)
• l+l- ~1.7 M;• qq ~15.5 M;¯
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 5
Dati - LEP II ( 130 < s < 209 GeV)
Year Nominal Actual LuminosityEnergy Energy (GeV) (GeV) (pb-1)
1995 130 130.2 ~3136 136.2 ~3
1996 161 161.3 ~10172 172.1 ~10
1997 130 130.2 ~2136 136.2 ~2183 182.7 ~50
Year Nominal ActualLuminosity
Energy Energy (GeV) (GeV) (pb-1)
1998 189 188.6 ~170
1999 192 191.6 ~30196 195.5 ~80200 199.5 ~80202 201.6 ~40
2000 205 204.9 ~80207 206.7 ~140
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 6
misure (1 - LEP I)
• massa dello Z : mZ = 91.1875 0.0021 GeV;• larghezza Z = 2.4952 0.0023 GeV;• numero di neutrini leggeri N = 2.9841 0.0083;• asimmetrie leptoniche al polo (A0,ℓ
fb) vs larghezze parziali (R0
ℓ=had /ℓ) : le linee sono 68% di probabilità; le linee punteggiate sono per i singoli leptoni, quella continua assume
universalità leptonica; la frecce in mt e s corrispondono a 1 mentre per mH ai valori 114,
300, 1000 GeV.
• larghezze parziali al polo in quark b,c (R0b/c=b/c /had):
le ellissi sono 68% di probabilità; “SM” indica il valore predetto, la freccia è ±1 in mt; [ricordare nel 199x ... tante teorie ...].
2.1 2.1
5.2 5.2
fit fit
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 7
mZ
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 8
Lineshape - risultati del fit - 1
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 9
Lineshape - risultati del fit - 2
inv / ℓℓ = 5.942 .016;
[ /ℓℓ ]SM = 1.9912 .0012;
N = 2.9841 .0083.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 10
misure di mZ, Z nel tempo
90.5
90.6
90.7
90.8
90.9
91.0
91.1
91.2
91.3
1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
m(z)
91.15
91.16
91.17
91.18
91.19
91.20
1993 1995 1997 1999 2001
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 11
errori calcolati su mZ, Z nel tempo
0.001
0.010
0.100
1.000
10.000
1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001
errors (GeV)
m(z)
gamma(z)
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2.1 - asimmetrie leptoniche al polo (A0,ℓ
fb) vs larghezze parziali (R0
ℓ=had /ℓ)
• le ellissi contengono il 68% di probabilità;
• le linee punteggiate sono per i singoli leptoni, quella continua assume universalità leptonica;
• la frecce in mt e s corrispondono a 1 mentre per mH ai valori 114, 300, 1000 GeV.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 13
5.2 - Larghezze parziali al polo in
quark b,c (R0
b/c=b/c /had)
• le ellissi contengono il 68% di probabilità;
• “SM” indica il valore predetto, la freccia è ±1 in mt;
• [ricordare nel 199x ... tante teorie ...].
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misure (2 - LEP II)
• Sezioni d’urto in +-, +-, adroni a LEP II [s’ = m2(f f’)];
• Sezioni d’urto differenziali e asimmetrie leptoniche in funzione di s (Aℓ
fb);
• le (W+W-) e (ZZ);
• mW, W, BR(Wleptons, hadrons) ;
– mW = 80.450 0.026 0.030 GeV;
– W = 2.150 0.068 0.060 GeV.
8.1 8.1
9.1/3
9.4
9.1/3
9.4
8.3
8.2
8.3
8.2
11.2
11.3
11.2
11.3
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 15
8.1
8.1 - Sezioni d’urto in +-, +-, adroni a
LEP II
[s’ = m2(ff’)]
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8.2-3 - Sezioni d’urto differenziali e asimmetrie leptoniche in funzione di s (Aℓfb)
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(W+W-), (ZZ)
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 18
mW, W :mW = 80.450 0.026 0.030
GeV;W = 2.150 0.068 0.060 GeV.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 19
mf = 0, tree-level :BRℓ = 1/9 = 11%;
BRhadr = 6/9 = 67%.
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misure (3 - Tevatron)
• massa m W (con tutte le misure mondiali);
• mW vs mtop (confronto con LEP II);
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misure di mW,
dal 1988 ad oggi
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mW vs mtop Fermilab vs LEP
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fit nel MS (1)
• Accoppiamenti gA e gV per leptoni, quark pesanti;
• Angolo di Weinberg (sin2ℓeff);
• accordo generale (misure LEP teoria).
12.2
12.3
12.2
12.3
pulls pulls
12.4 12.4
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accoppiamenti gA e gV per
leptoni
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accoppiamenti gA e gV per quark pesanti
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Angolo di Weinberg (sin2ℓ
eff)
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accordo generale(misure LEP
teoria)
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pull = (misura-SM) / errore
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“predizioni” nel MS (1)
variazione di
• [sin2lepteff] vs [l] in funzione di mt e mH,
• [mW] vs [mt] in funzione di mH,
• [mW] vs [mH], [mt] vs [mH],
• valore di 2(fit) in funzione di mH;
• sensibilità dei parametri del MS a mH.
13.1 13.1
13.3
13.4
13.3
13.4
13.2 13.2
13.6
13.8
13.6
13.8
!!!
13.5 13.5
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 30
[sin2ℓeff] vs [ℓ]
in funzione di mt e mH
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 31
[mW] vs [mt] in funzione di mH
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 32
[mW] vs [mH], [mt] vs [mH]
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“misura” di mH nello SM
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sensibilità dei parametri del MS a mH
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati 35
la figura di LEP più
citata (assieme alla risonanza
dello Z)
2(fit) in funzione di mH
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Fine - fit SM a LEP