Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati1 Dati LEP SM - sommario tutti i dati di LEP...

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


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.


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.


Dati - LEP I ( |s-mz| < 3 GeV)

• l+l- ~1.7 M;• qq ~15.5 M;¯


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


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


mZ


Lineshape - risultati del fit - 1


Lineshape - risultati del fit - 2

inv / ℓℓ = 5.942 .016;

[ /ℓℓ ]SM = 1.9912 .0012;

N = 2.9841 .0083.


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


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)


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.


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 ...].


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


8.1

8.1 - Sezioni d’urto in +-, +-, adroni a

LEP II

[s’ = m2(ff’)]


8.2-3 - Sezioni d’urto differenziali e asimmetrie leptoniche in funzione di s (Aℓfb)


(W+W-), (ZZ)


mW, W :mW = 80.450 0.026 0.030

GeV;W = 2.150 0.068 0.060 GeV.


mf = 0, tree-level :BRℓ = 1/9 = 11%;

BRhadr = 6/9 = 67%.


misure (3 - Tevatron)

• massa m W (con tutte le misure mondiali);

• mW vs mtop (confronto con LEP II);


misure di mW,

dal 1988 ad oggi


mW vs mtop Fermilab vs LEP


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


accoppiamenti gA e gV per

leptoni


accoppiamenti gA e gV per quark pesanti


Angolo di Weinberg (sin2ℓ

eff)


accordo generale(misure LEP

teoria)


pull = (misura-SM) / errore


“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


[sin2ℓeff] vs [ℓ]

in funzione di mt e mH


[mW] vs [mt] in funzione di mH


[mW] vs [mH], [mt] vs [mH]


“misura” di mH nello SM


sensibilità dei parametri del MS a mH


la figura di LEP più

citata (assieme alla risonanza

dello Z)

2(fit) in funzione di mH


Fine - fit SM a LEP

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