1 1 Artur Ukleja 1999-2008 eksperyment ZEUS (Uniwersytet Warszawski) o 2000 praca magisterska: Badanie fragmentacji protonu w głęboko nieelastycznym rozpraszaniu elektronów na protonach o 2008 praca doktorska: Asymetria azymutalna w głęboko nieelastycznym rozpraszaniu elektronów na protonach Od 2008 – eksperyment LHCb (NCBJ): o prowadzony zakres badań (proponowany temat habilitacji): Poszukiwania sygnałów nowej fizyki i źródeł łamania symetrii CP w wielociałowych rozpadach cząstek powabnych w eksperymencie LHCb Rozpady SCS mezonów D + →K - K +  + oraz D + →  -  +  + Rozpady SCS mezonów D 0 →  -  +  -  + oraz D 0 → K - K +  -  + Rozpady SCS barionów powabnych  + c → pK - K +,  + c → p  -  +,  + c → pK -  + Aktualny przegląd metod badawczych i stan badań

2 Dlaczego łamanie CP i cząstki powabne? 2 Zjawisko łamania CP jest jedną z najmniej poznanych części Modelu Standardowego, który jest jedną z najważniejszych teorii współczesnej fizyki. Przewidywana i obserwowana ilość łamania CP w MS jest o wiele rzędów za mała, aby wyjaśnić ilość pozostałej we Wszechświecie materii. Poszukiwane są nowe źródła łamania CP, co stawi test modelu MS, gdyż wykrycie niezgodności z przewidywaniami będzie pośrednim wskazaniem istnienia nowych zjawisk. Łamanie CP jest obserwowane w rozpadach mezonów K i B. Nie zostało dotychczas zaobserwowane w rozpadach mezonów D i barionów  c. Przewidywane łamanie CP dla mezonów D jest rzędu 10 -3 i mniej, przewidywania są niepewne. Modele Monte Carlo dla barionów w zasadzie nie istnieją. Int.J.Mod.Phys.A21(2006)5686 triangles |x| ; squares |y| różny model

3 Metody badań 3 Metoda dzielenia na przedziały W każdym przedziale jest obliczana znaczącość różnicy między D + i D - W celu skasowania asymetrii globalnych (asymetrii produkcji, etc.) normalizujemy rozkład Dalitza Przy braku łamania CP (tylko statystyczne fluktuacje) rozkład S CP jest Gaussem (  =0,  =1) Używana jest metoda  2 =  S i CP 2 w celu obliczenia p-value dla zerowej hipotezy w celu sprawdzenia czy rozkłady D + i D - są statystycznie takie same p-value ≪ 1 w przypadku łamania CPV jeżeli asymetria Monte Carlo

4 Rozpady D + →  -  +  + 4 100 przedziałów o podobnej statystyce i różnej szerokości Metoda dzielenia na przedziały Sprawdzane były różne warianty podziału na przedziały: o jednakowej i różnej szerokości oraz różnej liczbie przedziałów Rozkłady S CP są zgodne z rozkładem Gaussa Brak wskazania łamania CP używając metody dzielenia na przedziały PLB 728 (2014) 585 LHCb 2011, 1/fb ~3.1M D + →  -  +  + N(0,1)

5 Metoda niezależna od podziału na przedziały 5 Metoda najbliższych sąsiadów (kNN) W celu porównania D + i D - definiowany jest test statystyczny T który polega na zliczaniu cząstek tego samego znaku dla każdego przypadka przy wcześniej zdefiniowanej liczbie najbliższych sąsiadów I(i,k) = 1 jeżeli i th przypadek i jego k th najbliższy sąsiad mają ten sam ładunek (D + —D +, D - —D - ) I(i,k) = 0 jeżeli para cząstek ma przeciwny ładunek (D + —D  ) T jest ułamkiem par tego samego ładunku w próbce zmieszanych cząstek i antycząstek Obliczana jest wartość p-value w celu sprawdzenia braku łamania CP przez porównanie mierzonego T z wartością oczekiwaną  T i jej wariancją  T p-value ≪ 1 w przypadku łamania CP x y D-D- D+D+ przypadek n k =10

6 Rozpady D + →  -  +  + 6 Metoda kNN Brak wskazań łamania CP używając metod zależnych i niezależnych od podziału na przedziały. Obie metody mają podobne czułości. W celu zwiększenia czułości metody rozkład Dalitz jest dzielony na regiony Dwa różne podziały: 7 i 3 regiony zdefiniowane dookoła stanów rezonansowych Mierzone p-values są powyżej 30% PLB 728 (2014) 585

7 Rozpady D 0 →  -  +  -  + oraz D 0 → K - K +  -  + 7 Selekcja przypadków została przeprowadzona: D 0 →K - K +  -  + ~350k przypadków (2011: ~102k, 2012: ~246k) D 0 →  -  +  -  + ~2M przypadków (2011: ~0.57M, 2012: ~1.46M) Sprawdzono na rozpadzie kontrolnym i danych Monte Carlo, że metoda nie generuje asymetrii, gdzie nie jest oczekiwana i widzi asymetrię, jeśli istnieje. Wyniki dla Monte Carlo dla D 0 →  -  +  -  + (1.4M przypadków) Metoda jest już czuła, gdy różnica w amplitudzie w rezonansie  0 jest rzędu 2%

8 Rozpady  + c → pK - K +,  + c → p  -  +,  + c → pK -  + 8 Selekcja przypadków została przeprowadzona:  + c → p  -  + ~18k przypadków (2012: ~14k, 2011: ~4k)  + c → p K - K + ~3.4k przypadków (2012: ~2.6k, 2011: ~0.8k)  + c → p K -  + ~283k przypadków (2012: ~219k, 2011: ~64k) Wyniki dla tła  + c → p K -  + : W przypadkach tła kombinatorycznego efekty detektorowe wydają się być kontrolowane (wymaga to jeszcze szczegółowszych badań) 2011 K*K* 1430  1520 R1R2R3 R4 R5 R6 R7 R8: X≥0.7 & X

9 Podsumowanie 9 Poszukiwania sygnałów nowej fizyki i źródeł łamania symetrii CP w wielociałowych rozpadach cząstek powabnych w eksperymencie LHCb Rozpady SCS mezonów D + →K - K +  + (Phys.Rev.D84.112008) oraz D + →  -  +  + (PLB 728 (2014) 585) Rozpady SCS mezonów D 0 →  -  +  -  + oraz D 0 → K - K +  -  + Rozpady SCS barionów powabnych  + c → pK - K +,  + c → p  -  +,  + c → pK -  + Aktualny przegląd metod badawczych i stan badań