1 GigaZ С.С. Герштейн, В.В. Киселев, А.К. Лиходед, Г.П. Пронько. - презентация

1 1 GigaZ С.С. Герштейн, В.В. Киселев, А.К. Лиходед, Г.П. Пронько

2 2 Из истории физики частиц Увеличение точности эксперимента Br( e ) 150 ГэВ Радиационные поправки: m t, m H Какова точность современных данных?

3 3 LEP имел светимость см -2 сек -1 (1 событие за сек. на LEP1) Поведение вблизи резонанса типично B-W с поправками на электромагнитное излучение и интерференцию. Характерным для СМ (и отличным от КЭД) является то, что измеряются не фундаментальные параметры СМ, а их комбинации m W, m Z sin 2 eff и т.д. Радиационные поправки модифицируют наблюдаемые величины

4 4

5 5 Хотя большая часть EW-данных согласуется со СМ с замечательной точностью, тем не менее некоторые из них выпадают из этого замечательного согласия I. sin 2 eff, взятый из лептонной асимметрии «намного« меньше той же величины, извлекаемой из адронной асимметрии Учет всех шести асимметрий приводит к 2 /dof ~ 11.5/5, что соответствует 3.7% уровню достоверности согласия асимметрий со СМ Если предположить, что 3 адронные асимметрии опущены в фите, то уровень достоверности достигает 78%, но возникает новая проблема: оставшиеся измерения A LR, m W и m t предсказывают m H =50 ГэВ Основной источник ошибок это A LR из SLD A BF из LEP 3.2 стандартных отклонения Для привлечения Новой Физики к разрешению этой проблемы необходимо модифицировать вершину Z bb, оставив остальные связи нетронутыми [ hep-ph/ ] M. Chanowitz

6 6 Вершина Zff в СМ параметризуется в терминах параметров f и sin 2 eff : Напомним, что в лептонном секторе и для легких кварков имеется хорошее согласие со СМ с учетом радиационных поправок Но для b-кварка экспериментальные значения (SLD+LEP)

7 7 Радиационные поправки В СМ где - перенормиров. собственная энергия W а v и b – вершинные и box-поправки в µ-распад

8 8 Для вершины – поправки к собственной энергии Z и W, – аксиальные и векторные связи в LO Возвращаясь к первоначальной форме для вершины следует изменить параметры:

9 9 В SUSY поправки зависят от масс и смешивания суперсимметричных частиц Существует ограничение на параметры SUSY (LEP и Tevatron). Есть общее наблюдение: tg существенен в усилении вершин, все поправки возрастают с ростом tg. Потенциально большие поправки и от хигсовских петель (~2% в b и 6% в sin 2 eff ). Они достигают современную точность Поправки в SUSY [ hep-ph/ ] J. Cao, J. Yang

10 10 MSSM дает соизмеримые поправки при больших tg, но они отрицательные и не сужают щель между теорией и экспериментом. Вариант NMSSM – расширение MSSM с введением синглетного хиггсовского поля дает похожий результат. Также работает в противоположную сторону. [ hep-ph/ ] J. Cao, J. Yang

11 11 Общий вывод: MSS и NMSSM дают значительные поправки в параметры b и sin 2 eff (~ -2% и -6% соответственно), но работают в противоположную сторону. Если эксперимент верен, то есть еще что-то за рамками СМ Если A FB правильно, то это сигнал новой физики (но не популярных моделей) Новые фабрики Z-бозонов необходимы чтобы лучше измерить R ee (улучшить (m Z )) и улучшить измерение sin 2 eff. Это будет важно даже после открытия Хиггса, поскольку в этом случае точные сравнения EW data для Новой физик на более высокой энергетической шкале.

12 12 FCNC Отклонение Zbb за счет вклада физики на высокой шкале индуцирует неуниверсальность где и как результат индуцирует -взаимодействие Те же самые диаграммы Фейнмана, ответственные за поправку к Zbb генерируют Z-пингвинную амплитуду Модификация Zds приводит к изменению вероятностей распадов на фактор 2~3 [ hep-ph/ ] M. Chanowitz

13 13 На рисунке приведено сравнение предсказаний SM и MSSM для sin 2 eff как функции m t. Предсказания двух моделей дают слабо перекрывающиеся области. Ширина полосы SM – вариация массы бозона Хиггса от 114 до 400 ГэВ Весь низ картинки – дозволенная область MSSM. В перекрывающейся области бозон Хиггса СМ легкий, а все суперпартнеры тяжелые.Из рисунка видно насколько GigaZ улучшит параметры SM

14 14 Сценарий в котором SUSY-частицы не будут прямым образом наблюдены на LHC sin 2 eff как функция легчайшего чарджино

15 15 Новый калибровочный бозон Z Нейтральный калибровочный бозон в дополнении к - и Z-бозону давно рассматривался как наиболее обоснованное расширение СМ Z позволяет решить одну из проблем. Хорошо известно, что уровень достоверности в подгонке СМ очень низок. Если опустить в фите упомянутые выше односторонние асимметрии уровень достоверности существенно повышается, но возникает новая проблема. Определенная из фита масса бозона Хиггса оказывается ~50 ГэВ, что противоречит прямым наблюдениям LEP m H >144 ГэВ Phys. Lett. B275, 169 (1992) S.S. Gershtein, A.A. Likhoded

16 16 Тяжелый Хиггс дает отрицательный вклад в радиационных поправках к параметру Тогда как смешивание Z и Z повышает значение Не исключено, что два эффекта могут компенсировать друг друга и Хиггс приобретает большую массу Задачу можно обратить после открытия Хиггса [ hep-ph/ ] M. Chanowitz

17 17 Z требует дополнительную U(1) Z -группу и ведет к более сложной картине смешивания, чем в СМ. Свойства Z определяет только масштаб нарушения U(1) Z, калибровочная константа в U(1) Z и U(1) Z -заряды различных полей sequentional Z SM, имеющий такие же связи с фермионами, что и СМ Z-бозон

18 18 Во всех случаях возникает смешивание Z и Z M 0 – масса Z без смешивания; M Z и M Z физические массы после смешивания Наибольший эффект от Z в модификации соотношений M Z – M W – sin 2 W из- за Z-Z смешивания и интерференции в полюсе Z-бозона Из O( 3 ) приближения для lineshape Z-бозон Для M H ГэВ

19 19 [ hep-ph/ ] S. Godfrey

20 20 Z может быть причастен к уменьшению эффективного числа легких нейтрино Более точное измерение лептонных и адронных ширин на Giga-Z позволит уточнить N

21 21 Эффект новых лептонов (лептонная неуниверсальнсть) Главная проблема данных LEP в том, что M W и лептонные асимметрии в пике Z-бозона «предпочитают» малую массу Хиггса, в то время как адронные асимметрии «предпочитают» большие массы Хиггса Обычно говорят о -аномалии, но вкупе с ограничениями LEP-2 m H 114 ГэВ можно говорить и б отклонении в лептонном секторе СМ Есть и другие отклонения от данных LEP 1) NuTeV (sin 2 W ) 2) Атомные переходы с нарушениями P-четности

22 22 Возможны новые фермионы, которые после нарушения EW- симметрии смешиваются с обычными нейтрино СМ и заряженными лептонами. Существующие данные сильно ограничивают смешивание из FCNC, безнейтринный -распад и т.д. Гипотеза и смешивании только с одним поколением и о существовании новой Майорановской частицы в районе 1 ТэВ позволяет значительно улучшить фит с включением ограничения m H 114 ГэВ и низкоэнергетических данных [F. del Aguila, J. de Blas, M. Perez-Victoria, arXiV: ] Таким образом, пожертвовав лептонной универсальностью можно значительно улучшить согласие с данными LEP

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27 Выводы I. Существует рассогласование в данных LEP, которые необходимо уточнить a) чисто методические причины b) сигнал новой физики ? II. Существуют планы создания высокоинтенсивных e + e коллайдеров a) c- - фабрика см -2 сек -1 b) Супер-B ab -1 c) GigaZ

28 28 III Почему GigaZ? Рад. поправки станут основным инструментом поиска новой физики IV Поиск Z, FCNC, Z b b V Прецензионные измерения -лептона Heavy flavour - физика

29 29

30 30

31 31

32 32