Misure sui B e ricercadi nuova fisica

G.F. GIUDICETH-CERN

PROBLEMI APERTI

• Masse dei fermioni e angoli CKM • Misure di precisione teoria del sapore• Nuove sorgenti di violazione del sapore• • Piu’ efficace di ricerche dirette• In susy • Forte vincolo per modelli teorici• Nuova fisica al TeV prospettiva di scoperta

GeVmixingKKdsds RRRR6

2 10,1>Λ⇒−

Λμμ γγ

TeVmm sd

sds 100~~4

12

2

2 δδπα

>⇒=Λ

• Nuove sorgenti di violazione di CP

Nuova fisica nuove fasi

Conserva sapore:

Non conserva sapore:

• Bariogenesi

Improbabile

GeVEDMFHdqiRL

752 10neutrone , >Λ⇒

Λ μνμνγσ

QCDKMSM θδ ,⇒

TeVmGeV sdK 1000)(Im~,107 δε >>Λ⇒

test di precisione settore di gauge

LEP overconstraining: informazioni su nuova fisica

test di precisione settore di sapore

B factory overconstraining: informazioni su nuova fisica

BABAR, BELLE: 109 B in 2005;

e+e- con 1035-36 cm-2 sec–1 : 109-10 B all’anno;

BTeV con 1032 cm-2 sec–1 : 1011 B all’anno;

LHCB 1014 B all’anno;

limitati dall’incertezza teorica

0710 Z

Overconstraining gia’ in atto

, determinati da: Vub/Vcb, εK, md, limite su ms, A(BJ/

con εK’/ εK , Kπνν, bsγ

Lezioni dal fit

• Consistenza (entro incertezze teoriche) non banale

• Misure di fisica che conserva CP CP violato

• Consistenza tra fisica del B e del K

• Fisica del B gioca un ruolo determinante

Analisi con nuova fisica operatori effettivi (analogo di S,T,U)

modelli specifici (supersimmetria)

Teoria effettiva non puo’ ne’ rispettare la simmetria U(3)5,

ne’ violarla massimalmente

( qLi, uR

i, dRi, lL

i, eRi )

MFV: teoria effettiva invariante di gauge e di sapore con

Un solo operatore F=2

{

,)3,3(,)3,1,3(,)1,3,3( 233 )3()3()3( lqq SUeSUdSUu YYY ===

( ( jjtijuuFCijLFCL VVYYqq 3*

322 ,

21 λλγλ μ ≈= +

• Possibili ambiguita’ discrete (fine-tuning?)

• Λ+ > 5.0 TeV Λ- > 6.4 TeV (99% CL)

• Problema analogo a LEP

Perche’ effetti virtuali assenti a Λ= TeV?

( 2222

2 3.023 Λ=Λ= tFH mGmπ

δ

In F=1 presenti vari operatori

• correlazione tra processi con B e K

• limiti su processi non osservati da limiti attualiosservabile MFV 90%CL Exp 90%CL

B Xd γ 2 10-5 ---

B Xs νν 6 10-4 6.4 10-4

B Xd νν 2 10-5 ---

KL πνν 4 10-10 5.9 10-7

Bs 3 10-6 ---

Bd 1 10-7 ---

Bs μμ 1 10-8 2.0 10-6

Bd μμ 5 10-10 2.0 10-7

KL πe+e- (CPdir) 2 10-11 5.6 10-10

MODELLI SPECIFICI

FCNC: in SM loop soppressi da GIM

• Particolarita’ del SM

( RddL dHHqL 21 'λλ +=b

d

b

dH

TECHNICOLOR

F F

f f `

f ` f `

f f ETC ETC

mK mf < GeV

EXTRA DIMENSIONI (cut-off della teoria di campi al TeV)

q l

H, g

y

( ( [ ]22

4/1 exp2/

)(

)()(),(

yyy

yxyx

y

y

−−=

=

μπ

μϕ

ϕψψ

Accoppiamento di Yukawa

RLHdydxS λ∫=

( 2/exp)()(

)()(),(),()(),( KK, zero modo )(),(

220

0

ryydy

yxRyxRyxLyxLxHyxH

reff

r

μλϕϕλλ

ϕϕ

−==

===

∫

Piccola sovrapposizione delle funzioni d’onda

Yukawa soppressa esponenzialmente

Decadimento protone soppresso se =10 tra quark e leptonieeff

teff

r

r

λλλμ

λλλμ615

−=⇒=

=⇒=

rμ

y

Scambio di KK gauge a livello

albero genera FCNC:

Λ>51 TeV

SUPERSIMMETRIA

Susy esatta: stesse proprietà di sapore del SM

Rottura susy: nuove sorgenti di violazione sapore

Quark e squark non allineati

q

q’

q q

q’ q’q~

~g~

g~

• Effetti a loop (se R-parità conservata)

• Angoli e fasi massimali esclusi

• Dipendente dal meccanismo di rottura susy

• Effetto FC non disaccoppia con Λ (ma disaccoppia con m)~

Possibili soluzioni

• Rottura susy a bassa scala gauge mediation

• Dinamica di bassa energia determina termini soffici

anomaly mediation

• Simmetrie della gravità quantistica (universalità, allineamento, squark pesanti) sensibilità alla scala alta

2

2

2

2

2

2

~ln16~

~

mM

mm GUT

πλδ

∝

Spettro di possibilità

Problema Problema risolto Problema risolto

aperto effetti osservabili nessun nuovo effetto

PROCESSI SPECIFICI

BJ/ K

• Asimmetria via mixing consistente con SM: se esistono nuovi contributi a B-B mixing, hanno la stessa fase di SM (come in MFV)

• Ambiguità in =5o (SM) oppure =1o

• Test di cos(2importante

B KS , B’ KS

sin2(B KS) = –0.19±0.51 BaBar

–0.73±0.66 Belle

sin2(BJ/ K) = 0.734±0.054

Differenza tra B KS e BJ/ K di 2.7 σ. Nuova fisica?

–0.39±0.41 comb.}

Interazione effettiva: bsss

Susy con mescolamenti b/s

sin2 (B’ KS) = 0.76±0.36 Belle

sin2 (BK+ K- KS, sottraendo ) = 0.5±0.5 Belle

Contributo di tree level: troppo piccolo!

Nuova fisica con struttura particolare:

~ ~

_ _

a cecontribuis a cecontribuis zione,fattorizzaIn

RL

RL

RRLLLLLRRR

cccc

ssbscssbsc

−

μμ

μμ γγγγ

B’ KS

B KS

Test di nuova fisica nella transizione b-s

• Bs- Bs mixing

• asimmetria di CP in BXsγ

• BXs l+ l-

• Bsμ+ μ-

BD*+ D*-

Estraendo la parte che viola CP da analisi angolari

sin2 (BD*+ D*-) = –0.31±0.46

• Contaminazioni di pinguini?

• ; difficile competere per nuova fisica

_

dccb →

BXsγ

Molto sensibile a nuova fisica

4

47

37

274

10)34.046.3()(.exp

10)30.073.3()(16.0 Ma

104)(1 Se40.0

24.0104)(

−

−

−

−

×±=→⇒

×±=→⇒=

×=→⇒=

⎟⎠⎞⎜⎝

⎛ ×=→

γ

γ

γ

γ

σ

σ

σ

σ

XBBR

XBBRc

XBBRc

cXBBR

Uno dei vincoli piú significativi in supersimmetria

(mH+ > 200-300 GeV)

λλλλ

tan,

/tan Grandi

b

t

b

tddduuu

du

mmHmHm

HH

=⇒==

=

50tan ≤• unficazione b- in SU(5)

• unificazione b--t in SO(10)

Effetti grande tan importanti

• processi con transizione chirale

• contributi λb2 trascurabili in SM

2HD)in non (SUSY tan

SM

λ

σ μνμν

u

RΛ

μH

μFσ

=∝

∝

Bsμμ

π

μμ 322 tan1

161

ALRLR m

sb ∝

166)/) :scalare corrente SUSY

215)/) :SM

GeV 20050

tan103 : tanâgrande SUSY

102)exp

103( :SM

466

7

9

=→→

=→→

⎟⎟⎠⎞

⎜⎜⎝⎛⎟⎠

⎞⎜⎝⎛×=→

×<→

×=→

−−

−−

−−

−−

−−

μμ

μμ

μμ

σσ

σσ

Aσ

σ

σ

BR(BBR(B

BR(BBR(B

λooπμ

ììBR(B

.BR(B

ììBBR

CONCLUSIONI

• Fisica del B continua a fornire informazioni su nuova fisica

• Anche in assenza di nuove scoperte, contributo fondamentale (vedi LEP)

• Spazio per grandi sorprese? (ambiguità discrete, transizioni b-s, violazione L,…)

• Identificazione contributi subleading• Teoria finale del sapore?