1 Возможности поиска дважды заряженных частиц- кандидатов в скрытую массу Вселенной в ускорительных и космических экспериментах (НИЯУ МИФИ) Возможности поиска дважды заряженных частиц- кандидатов в скрытую массу Вселенной в ускорительных и космических экспериментах В.А.Алиев, К.М.Белоцкий, О.В. Булеков, А.Г.Майоров, А.С.Романюк, Ю.С.Смирнов, Е.Ю.Солдатов, М.Ю.Хлопов (НИЯУ МИФИ) ИТЭФ, 24 ноября 2011

2 Новый подход к решению проблемы скрытой массы 4 е поколение Техницвет (WTC) АС-модель 220 GeV

3 Поиск в подземных экспериментах A--O-He - потенциал DAMA/Libra + Xenon100 - CoGeNT + CDMS - ~3 keV

4 Поиск в космических лучах: аномальный гелий X/p~ E~ГэВ Необходимо ускорение, чтобы X достигали Земли

5 Поиск в космических лучах: эффекты распада – сценарии UU ++ l + +l + e + + +X ++ l + +W + e + +X ++ l + +W + e + +X ( -- He ++ ) (UU )(UU -- He ++ ) (UU ) Метастабильная техницветовая DM: +UU (свет звезд, ифракр.изл., реликт)

6 Поиск в космических лучах: эффекты распада – потоки vs Fermi/LAT e + vs Pamela e vs Fermi/LAT X ll, m=2 ТэВ

7 Поиск на LHC: сечения Приближенная оценка 14 ТэВ 7 ТэВ

88 MesonsBaryons +0.2 GeV from M(U-quark) ,5(3)% 5,3(1)% +3*0,8% =7,7(1)% 0,8*3% 0,65(4)%*2 +0,1%*2 =1,51(6)% 2*0,1% 0,005(4)% … long living ~ (10 -6 ÷ ) s >>10 -7 s 11,6(2)% Поиск на LHC: сигнатура U-адронов

9 Поиск на LHC: идентификация дважды заряж.лептонов

10 Заключение Тяжелые стабильные дважды заряженные частицы лежат в основе нового подхода к решению проблемы скрытой массы Вселенной Тяжелые стабильные дважды заряженные частицы лежат в основе нового подхода к решению проблемы скрытой массы Вселенной Подход может быть реализован в рамках моделей Подход может быть реализован в рамках моделей –4-го поколения фермионов –«гуляющего» техницвета –АС-модели В рамках подхода нетривиальную интерпретацию могут получать результаты поиска частиц скрытой массы в подземных экспериментах (DAMA, Xenon, CDMS, …). В рамках подхода нетривиальную интерпретацию могут получать результаты поиска частиц скрытой массы в подземных экспериментах (DAMA, Xenon, CDMS, …). Эффектами в КЛ могут быть: Эффектами в КЛ могут быть: –аномальный гелий –объяснение позитрон-электронных аномалий (Pamela, Fermi/LAT) Ведется разработка и реализация методики поиска на LHC Ведется разработка и реализация методики поиска на LHC

11 СПАСИБО

12 ЗАПАСНЫЕ

13 Поиск на ускорителе Общий «классовый» экспериментальный признак – двойной заряд (применима разработанная нами методика) 1-й «внутриклассовый» признак – сопутствующие признаки модели, если есть (рождение других частиц) 2-й «внутриклассовый» признак – различные сечения рождения 3-й «внутриклассовый» признак – различные распределения (требует большой статистики) 7 ТэВ 14 ТэВ

1414 Signature of U(stop)-hadrons in experiment Conversions of U-hadrons during their propagation through the matter of detectors This signature is different from that of R- hadrons (except for R-stop-hadrons) See report of D. Milstead Muon detector ID&EC&HC U-hadrons transform within a few nuclear lengths into U- baryons with the charge +. Anti-U-hadrons transform into mesons, alternating the charge 0 -. suppressed % % % % For anti-U-hadrons: For U-hadrons: For strange U/anti-U-hadrons: Transitions with reduction of baryon number of U-hadron are suppressed. Common main features: high pt, low velocity (less than speed of light). The measurement of the latter (over time of flight) gives us a mass.

15 К поиску О-Не в подземных экспериментах A--O-He - потенциал

16 Distribution of U in P T as produced U from DY+jet from DY from DY+jet U U P T, GeV 2 TeV 0.5 TeV1 TeV (T2 background sample of ROME data) from tt blνX (T2 background sample of ROME data) P T, GeV (Pythia & ATLFAST) from ZZ 4 (Pythia & ATLFAST)

17 UU ++ l + +l + ++ l + +W + ++ l + +W + Сценарии метастабильной техницветовой скрытой массы ( -- He ++ ) (UU )(UU -- He ++ ) (UU ) - технилептон, UU - техниадрон Обозначение: X=, UU

18 Механизмы образования гамма- излучения Прямое рождение: Прямое рождение: – X ++ l + l + (+ ) – X ++ W +, + +… Обратное Комптоновоское рассеяние e +- от распада X на фотонах среды Обратное Комптоновоское рассеяние e +- от распада X на фотонах среды –на свете звезд –на инфракрасном излучении Галактики –на фотонах реликтового излучения

19 Прямые фотоны X ee+ X e+ +… X e+W e+ +… e+

20 Фотоны от обратного Комптоновского рассеяния (ОКР) Формула Томсона Формула Клейна-Нишина (КН) 1 = (1-vcos )

21 Схема расчета потока ОКР-фотонов Томсоновское приближение arXiv: v3 Распространение e +- пренебрегается

22 Фотоны межзвездной среды Свет звезд Инфракрасное излучение Реликтовое излучение

23 IGRB=EGB Степень анизотропии, теряющаяся при усреднении: F(|b|>10 0 )/F(b=10 0,l=180 0 )=1.8 Наблюдательные данные Fermi/LAT по фоновому гамма-излучению (arXiv: v1) Сравнение с EGRET

24 Оценка гамма от X(1 ТэВ) ee, в Томсоновском приближении Приближение неудовлетворительно в критической области

25 Оценка гамма в приближении КН: m=1 ТэВ, X ll Фотоны ОКР Прямые фотоны

26 Оценка гамма в приближении КН: m=2 ТэВ, X ll

27 m=2ТэВ We W m=1ТэВ Оценка гамма от X Wl (вклад только прямых фотонов от W)

28 Оценка гамма в приближении КН: m=1 ТэВ, X l 1 l 2

29 Оценка гамма в приближении КН: m=2 ТэВ, X l 1 l 2

30 Результаты предыдущего этапа: варианты модели, удовлетворяющие данным по e + e - Pamela и Fermiee ee,, ee,, e,, e e,, e ee, ee, eW W W 1 TeV T 23 =4 T 23 =3 T 23 =2 T 23 =3.3 Br ee = Br = =0.33 T 23 =2.5 Br l1l2 ~ ~m l1 m l2 T 23 =3.3 Br ee =0.2 Br =0.8 Br =0 T 23 =2.5 T 23 =2 T 23 =1.5 2 TeV T 23 =2 T 23 =1.6 T 23 =1.3 T 23 =1.8 Br ee = Br = =0.33 T 23 =1.5 Br l1l2 ~ ~m l1 m l2 T 23 =1.6 Br ee =0.2 Br =0.8 Br =0 T 23 =1.4 T 23 =1.2

31 Учет результатов настоящего этапа: варианты модели, удовлетв. данным по e + e - и Pamela и Fermiee ee,, ee,, e,, e e,, e ee, ee, eW W W 1 TeV T 23 =4 T 23 =3 T 23 =2 T 23 =3.3 Br ee = Br = =0.33 T 23 =2.5 Br l1l2 ~ ~m l1 m l2 T 23 =3.3 Br ee =0.2 Br =0.8 Br =0 T 23 =2.5 T 23 =2 T 23 =1.5 2 TeV T 23 =2 T 23 =1.6 T 23 =1.3 T 23 =1.8 Br ee = Br = =0.33 T 23 =1.5 Br l1l2 ~ ~m l1 m l2 T 23 =1.6 Br ee =0.2 Br =0.8 Br =0 T 23 =1.4 T 23 =1.2