Capitolo 10: Teoria elettrodebole e Test del Modello ... · Teoria elettrodebole e Test del Modello...

Giugno 2009 Carlo Dionisi FNSN II A.A.2008-2009

Capitolo 10:Teoria elettrodebole e

Test del ModelloStandard ( ii parte )

Capitolo 10:Teoria elettrodebole e

Test del ModelloStandard ( ii parte )

Corso di Fisica Nucleare e Subnucleare II

Professor Carlo Dionisi

A.A. 2008-2009

Divergenze nelleinterazioni deboli

Le divergenze sono “sistemate” dallamassa finita del W. Ce ne sono pero’ altreper altri processi come per esempioνν → WW

Le divergenze sono risolteSE gli accoppiamenti dei γ, W+(-)e Z0 sono collegati : UNIFICAZIONE ELETTRODEBOLE !

Isospin e Ipercarica debole

Le Interazioni Deboli : RiassuntoNel 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 :

Analogamente per il settore dei quark avremo:

Si formano DOPPIETTI di quark levogiri :

e SINGOLETTI di quark destrogiri :

Accoppiamenti vettoriali e assiali dei fermioni allo Z come predetti dal Modello Standard.

Le coppie WW e ZZ a LEP fase II

Sezioni d’ urto e Luminosita’ integrate a LEP II

Sebbene la statistica sia molto inferiorea quella di LEP I, le sezione d’ urto sonotipicamente 3 ordini di grandezza piu’piccole, lo spettro di argomenti di fisicae’ molto ricco. Affrontiamo tra questi la produzione di coppie W e la ricerca delbosone di Higgs.

Ritorno radiativo allo Z

ZE s Mγ ≈ −

'Dove s e' dato dalla massa combinata delle coppie dei fermioni.

♦ 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 dellasezione d’urto a soglia:

W mass at LEP 2: Threshold cross section

mmWW (thresh.) = (80.40 (thresh.) = (80.40 ±± 0.22) GeV/c0.22) GeV/c22

Risoluzione in massa per il W

La Massa del W a LEP 2: Misura Diretta

11 , Epr22 , Epr

33 , Epr 44 , Epr

0 unknowns, 0 unknowns, 5C fit5C fit

== ∑∑

1 ,0 ,

5 Constraints:5 Constraints:

22 , Epr

44 , Epr

11 , Epr

33 , Epr3 unknowns, 3 unknowns,

2C fit2C fit

W production at the Tevatron

Risultati per la Massa e la Larghezza del W

WNel Modello Standard Γ 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:

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.

Esempio: le correzioni radiative e MW

( ) ; ; ' ' .

W Z FConfrontiamo il valore di M M G all ordinepiu basso con le misure sperimentali

Produzione di coppie di Z

Un candidato ZZ di DELPHI

Riassunto alla “Bignami” del Modello Standard

Angolo di mixing debole

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 “

Bibliografia

P. Wells: Appendice 6

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