1 NIEZACHOWANIE ZAPACHÓW LEPTONÓW NAŁADOWANYCH Tadek Kozłowski IPJ

2 Cel naczelny - znaleść „nową fizykę” O(1TeV) Metody: nowe większe akceleratory (LHC, kolajder liniowy) pomiary precyzyjne - w szczególności rozpadów i procesów rzadkich (wyższe rzędy, mała przestrzeń fazowa, „zła” skrętność, etc.) poszukiwanie procesów „wzbronionych” przez SM (przez symetrie przypadkowe, np. zachowanie zapachu)

3 Przejścia między generacjami = niezachowanie zapachu Oddziaływania silne i EM nie wywołują przejść miedzy generacjami - zachowują zapach

4 Kwarki - CC - macierz CKM miesza zapachy NC macierz mieszania diagonalna, lecz występują FCNC (Flavor Changing Neutral Currents) np.: B  K *  b  s  - BR=3.55*10 -4 (10%)

5 Neutrina: oscylacje dowodem niezachowania zapachu, lecz to specyficzny efekt kwantowy. „Prawdziwe” LFV to a  b  (oszacowania daja  /m > 7*10 9 s/eV dla słonecznych 0(10) dla akceleratorowych i reaktora) Leptony naładowane: Normalny rozpad np.   e oczywiście zmienia zapach leptonu naładowanego

6 Wprowadzono trzy różne liczby:

7 Niezachowanie zapachu leptonowego (LFV): l a  l b X mezony  l a l b (X) Z  l a l b l a + A  l b + A (‘) Te procesy są obecnie przedmiotem intensywnych poszukiwań RPP podaje listę ponad 100 górnych granic – nic nie znaleziono! SM zachowuje każde L i oddzielnie a więc i L, jako wynik założenia, że masy wszystkich neutrin są równe zeru

8

9 Sytuacja exp. BR < 1.2*10 -11 (MEGA 1999) – szykuje się nowy eksperyment MEG. Sytuacja exp. BR < 1.0*10 -12 (SINDRUM 1982) - brak nowego eksperymentu. ostatni wynik exp. - przedmiotem tego seminarium

10

11 Każdy znaleziony efekt – dowodem nowej fizyki !

12 Najprostszy operator (wymiar 5) - sprzężenie mgt. z fotonem

13 Dodając operator 4-ro fermionowy (wymiar 6) Stosunek BR modelowo zależny

14 Supersymetria daje dwie możliwości LFV 1) Wystepuja człony niediagonalne w zapachu, gdzie  jest kątem mieszania między sleptonami, Dla m rzedu 1 TeV takie przewidywania są bliskie granicy exp. Ciężkie neutrina, leptokwarki, technikolor, GUT, ekstra wymiary, SUSY, etc. przewidują niezerowe LFV

15 Przy niezachowaniu L (R parity violation) LFV na poziomie drzewowym <

16

17

18 SUSY tłumaczy EDM ≠ 0 i  a µ = g µ – 2 (anomalny moment magnetyczny mionu) I można to powiązać z LFV

19 W rozszerzeniach SM (setki prac) przewidywania LVF bliskie obecnym granicom doświadczalnym; LFV ogranicza wiele parametrów

20 Eur. Phys. J. C47(2006)337

21

22   e Au Czas życia 73 ns = 1/(  (   e ) +  capture )

23

24 P = 52 MeV/c

25

26 W tarczy Au (dł. 65 cm, śr. 4 cm, gr. 40 µm) chwytano µ 1-2*10 7 /s. Łącznie zatrzymano 4.37* 10 13 mionów.

27 W tarczy Au (dł. 65 cm, śr. 2 cm, gr. 40 µm) chwytano µ 1-2*10 7 /s. Łącznie zatrzymano 4.37* 10 13 mionów.

28

29

30

31  - e: Au < 7*10 -13

32 MEG w PSI Duże problemy – oczekuje się 10 -13 w 2010 (z 10 -14 w 2006)

33

34 MECO w BNL zamknięte; w Fermilab ??

35 PRISM i PRISM-II to nowe projekty intensywnych (10 11 – 10 12 ) wiązek mionowych z J-PARC 50 GeV synchrotronu o energiach 20 i 600 MeV (PRISM = Phase Rotated Intense Slow Muon source)

36 PRIME = PRISM Mu E

37 Oscylacje neutrin pokazały, że zapach leptonowy nie jest zachowany w przyrodzie Mimo dość intensywnych poszukiwań innych LFV dotychczas nie znaleziono LFV dla leptonów naładowanych – czystym sygnałem nowej fizyki Wiele rozszerzeń SM (łącznie z SUSY) przewiduje LFV bliskie obecnym granicom doświadczalnym Sytuacja w sektorze mionowym: SINDRUMII –zakończył działalność MEG wciąż uruchamiany MECO zamknięty, kontynuowany w Fermilab?? PRIME – nowy ambitny projekt w J-PARC Przyszłość leży w poszukiwaniu bezneutrinowej konwersji jądrowej, gdyż dla   e  konieczność koincydencji ogranicza strumień .