Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Adam Kozela 26/01/2012 1 Korelacje kierunkowe w rozpadzie swobodnego neutronu – precyzyjny test Modelu Standardowego Poszukiwanie efektów łamania parzystości.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Adam Kozela 26/01/2012 1 Korelacje kierunkowe w rozpadzie swobodnego neutronu – precyzyjny test Modelu Standardowego Poszukiwanie efektów łamania parzystości."— Zapis prezentacji:

1 Adam Kozela 26/01/ Korelacje kierunkowe w rozpadzie swobodnego neutronu – precyzyjny test Modelu Standardowego Poszukiwanie efektów łamania parzystości T A.Kozela a), G.Ban d), A.Bia ł ek a), K.Bodek b), P.Gorel b), K.Kirch c), St.Kistryn b), M.Kuzniak b), O.Naviliat-Cuncic d), N.Severijns e), E.Stephan f), J.Zejma b) a)Institute of Nuclear Physics, PAN, Cracow, Poland b)Institute of Physics, Jagellonian University, Cracow, Poland c)Paul Scherrer Institute, Villigen, Switzerland d)Laboratoire de Physique Corpusculaire, Caen, France e)Catholic University, Leuven, Belgium f)Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland

2 Adam Kozela 26/01/ Motywacja: test Modelu Standardowego poprzez poszukiwanie nowych efektów łamania symetrii T. Korelacje kierunkowe w rozpadzie β-neutronu. Pomiar korelacji N i R. Układ eksperymentalny. Rezultaty. Plany na przyszłość...

3 Adam Kozela 26/01/ Niezmienniczość względem odwrócenia czasu i twierdzenie CPT Twierdzenie CPT, (Schwinger, 1951): oTeorie pola z lokalnym, lorentzowsko niezmienniczym i hermitowskim Hamitonianem są niezmiennicze względem kombinowanej transformacji CPT. oEksperymentalne potwierdzenia: identyczne własności cząstek i antycząstek, np. częstości cyklotronowych p,p ( ), CPLEAR w układzie neutralnych kaonów ( ~ )... oWniosek: Łamanie T jest równoważne z łamaniem kombinowanej symetrii CP.

4 Adam Kozela 26/01/ Łamanie symetrii T i CP, obserwacje Termodynamiczna strzałka czasu- II zasada termodynamiki. Asymetria w występowaniu materii i antymaterii we Wszechświecie: oSakharov: jednym z warunków jest łamanie CP. Rozpad K L -> ππ (1964) łamie symetrię CP ~ 2.2. Efekt: oimplementacja mechanizmu łamania CP w macierzy CKM, trzecia generacja kwarków i występowanie zespolonej fazy δ KM, oZa mały by wyjaśnić przewagę materii...

5 Adam Kozela 26/01/ Łamanie symetrii T i CP, obserwacje Pierwsza obserwacja bezpośredniego łamania CP, (1988, NA31, CERN) różnice w rozpadach K L, K S, na π 0 π 0 i π + π - Bezpośrednie łamanie T w rozpadach kaonów: o (1998, CPLEAR, CERN), o (2000, KTeV, Fermilab), K L -> π + π - e + e -. Liczne obserwacje dużego łamania CP w rozpadach mezonów B (BaBar, SLAC), (Belle, KEK) Ostatnio: łamanie CP w rozpadzie D 0 (LHCb). Niesprzeczne z mechanizmem łamania CP Kobayashi-Maskawy

6 Adam Kozela 26/01/ Łamanie CP poprzez oddziaływania silne? Nie obserwuje się, choć właściwie nie wiadomo dlaczego: Tzw. człon θ w efektywnym Lagrangianie oddziaływań silnych pozwala na łamanie CP bez zmiany zapachu. Generuje elektryczne momenty dipolowe cząstek. θ < d n < ecm Strong CP problem

7 Adam Kozela 26/01/ Inny mechanizm łamania symetrii CP w oddziaływaniu słabym? Ogólna postać Hamiltonianu oddziaływania słabego dla rozpadu n: Model Standardowy – oddziaływanie V-A, (C V = C V =1, C A = C A = λ = -1.27, reszta 0), ale eksperymentalne ograniczenia, np. na urojoną część sprzężenia skalarnego są na poziomie paru procent – a to wystarcza dla wyjaśnienia dominacji materii. Dokładniejsze ograniczenia na C i – precyzyjniejsze testy proponowanych rozszerzeń Modelu Standardowego: Left-Right Symmetric Models, Leptoquark exchange, Supersymmetric Models....

8 Adam Kozela 26/01/ Dlaczego neutron? Brak efektów związanych ze strukturą jądrową. oDokładnie znane elementy macierzy przejścia Fermiego i Gamowa- Tellera, M F = 1, M GT =3. Niewielkie i możliwe do dokładniejszego policzenia poprawki na oddziaływanie w stanie końcowym, odrzut… oŁadunek protonu 1 – małe oddziaływanie Kulombowskie. oBrak efektów związanych z orbitalami elektronowymi. oNiewielka asymetria rozpadu. oNiewielka energia rozpadu.

9 Adam Kozela 26/01/ T p = - p T J = - J T = - A- współczynnik asymetrii ( ) R, N – współczynniki korelacji e p p PpPp JnJn σ T2 σ T1 Korelacje kierunkowe w rozpadzie neutronu n -> p e ν e keV (~885.7s) -

10 Adam Kozela 26/01/ e p p PpPp JnJn σ T2 σ T1 Korelacje kierunkowe w rozpadzie neutronu PDG: = (4) = (13) = (30 ) = (25 ) = (6 ) = (7)

11 Adam Kozela 26/01/ Korelacje kierunkowe w rozpadzie neutronu PDG: = (4) = (13) = (30 ) = (7) TRV = (25 ) = (6 )

12 Adam Kozela 26/01/ Dostępne źródła łamania T (R0) w Modelu Standardowym Zespolona faza δ KM w macierzy CKM Człon θ w efektywnym Lagrangianie oddziaływań silnych. Nieleptonowe oddziaływania słabe Oddziaływanie w stanie końcowym.

13 Adam Kozela 26/01/ Nigdy nie mierzone w rozpadzie neutronu. Model Standardowy (MS), oddziaływanie w stanie końcowym Współczynniki korelacji N, R i oddziaływania egzotyczne Można je wyliczyć (Jackson, 57): Poza MS: S, T – względny udział sprzężeń skalarnych i tensorowych N FSI ~ R FSI ~ Pomiar N: test detektora (Re(S), Re(T) znane). Zmierzenie R0 nowy mechanizm łamania T (CP) lub lepsze ograniczenie na wartości Im(C S ) i Im(C T ).

14 Adam Kozela 26/01/ Pomiar korelacji R – czego potrzebujemy? nLnL nRnR Spolaryzowanych neutronów. Detektora elektronów (energia, pęd). Procesu analizującego polaryzację niskoenergetycznych elektronów ( keV): rozpraszanie Motta. Korelacja R n R > n L

15 Adam Kozela 26/01/ Natężenie wiązki: 1.4x s -1 Maksymalna polaryzacja: 0.97 Średnia polaryzacja: ~0.80±0.008 Średnia prędkość: 900 m/s 3x10 4 rozpadów neutronów 5x10 7 strat... W ciągu sekundy, na metr: Wiązka zimnych neutronów, SINQ, PSI 16 cm 4 cm 25 K ~2meV

16 Adam Kozela 26/01/ Układ eksperymentalny, widok z góry V-track single-track

17 Adam Kozela 26/01/ Własności: oPowierzchnia czynna: 50x50 cm 2 oIlość płaszczyzn aktywnych: (5+5) x 2 oIlość drutów w płaszczyźnie: 96 Cechy specjalne: oMieszanka gazowa: 90%He 5%Isobuthan 5%Methylal oDruty: Φ=25 µm, Ni/Cr (20/80), oOdczyt anod (y) i katod (z), oFolia okna:2.5 µm Mylar Wielodrutowe komory proporcjonalne

18 Adam Kozela 26/01/ Hodoskop scyntylacyjny Materiał: BC408 Geometria: 6 pasków, 60x10x1 cm 3 Odczyt: góra, dół: XP3330 – pozycja Energia: δE ~ 500 keV

19 Adam Kozela 26/01/ Analizator polaryzacji - folia Motta Wykonanie: ~22cm Pb Ołów, ~2μm, naparowany na 2.5μm Mylar 50x50 cm 2

20 Adam Kozela 26/01/ Odjęcie tła energetycznego Założenie: takie samo widmo tła z obszaru wiązki jak i spoza niego. Brak sygnału powyżej energi 850 keV. Normalizacja do wysokoenergetycznej części widma. E>850 keV E<750 keV y

21 Adam Kozela 26/01/ Po odjęciu tła - porównanie z symulacjami Zdarzenia proste rozproszeniowe eksperyment symulacje Energia (keV) zliczenia (Single-tracks) (V-Tracks)

22 Adam Kozela 26/01/ Około 20% czasu - pomiar bez folii Motta (Pb) Względna normalizacja danych z folią i bez – do zsumowanego prądu wiązki Odjęcie tła Foil-out, zdarzenia rozproszeniowe x x (mm) Pb MWPC scyntylator

23 Adam Kozela 26/01/ Współczynniki korelacji N, R ( 1000) rokN SM R SM NR razem Wszystkie wartości pomnożone przez 1000 !

24 Adam Kozela 26/01/ Współczynniki korelacji N i R a stałe sprzężeń Wcześniejsze ograniczenia i nasz rezultat R = (4 12 5)·10 -3 N = ( )·10 -3 N FSI ~ R FSI ~

25 Adam Kozela 26/01/ Co dalej m Drift chamber (He+isobutane, bar) Pb-foil scintillator CN CN beam MWDC Nowa wersja eksperymentu? dokładność poniżej R FSI =6*10 -4 oZwiększenie długości układu eksperymentalnego o czynnik 4 (2m). oMocniejsza wiązka o lepszej polaryzacji. oGeometria cylindryczna. oObniżone ciśnienie (~0.3 bara). oRozważane dwie możliwości: zimne i ultrazimne neutrony.

26 Adam Kozela 26/01/ Podsumowanie Pierwszy pomiar korelacji kierunkowych R i N w rozpadzie neutronu zakończył się uzyskaniem wyniku R= (4 12 5)*10 -3 i N= ( )*10 -3 zgodnego z przewidywaniami Modelu Standardowego oraz symetrią względem odwrócenia kierunku czasu.

27 Adam Kozela 26/01/

28 Adam Kozela 26/01/ Współczynniki korelacji N i R a amplitudy wymiany leptokwarków Wcześniejsze ograniczenia i nasz rezultat R = N = Ff Hh 01 2/3 1/3 Q spin LQ-wektorowe

29 Adam Kozela 26/01/ Minimalny Supersymetryczny Model Standardowy z łamaniem parzystości R R = N =

30 Adam Kozela 26/01/ PDG2010 Oddziaływania axialne z korelacji kierunkowych a, A oraz czasu życia neutronu A = ± a = ± 0.004

31 Adam Kozela 26/01/ Oddziaływania axialne z korelacji kierunkowych a, A oraz czasu życia neutronu A = ± a = ± PDG PERKEO II Planowane pomiary z dokładnością abBA, UCNA, PERCEO III…

32 Adam Kozela 26/01/ Korelacja B ± Aktualne wartości z PDG Test teorii V-A w granicy małych energii, udział oddziaływania V+A (z lewoskrętnym neutrino)


Pobierz ppt "Adam Kozela 26/01/2012 1 Korelacje kierunkowe w rozpadzie swobodnego neutronu – precyzyjny test Modelu Standardowego Poszukiwanie efektów łamania parzystości."

Podobne prezentacje


Reklamy Google