Marcin Berłowski, Zakład Fizyki Wielkich Energii IPJ Pomiar stosunków rozgałęzień rozpadu mezonu eta Eksperyment WASA przy akceleratorze COSY w Jülich Marcin Berłowski, Zakład Fizyki Wielkich Energii IPJ Sympozjum IPJ 12.II.2009

Plan wystąpienia Eksperyment WASA Mezon η Symetrie i ich łamanie Rozpady mezonu η Podsumowanie

Eksperyment WASA@COSY Protony lub deuterony do 3,7 GeV/c Spolaryzowane i chłodzone wiązki WASA przeniesiona w 2006 roku Eksperymentem wewnętrzny, używa cyrkulującej wiązki ~109 cząstek Obwód 184 m

Detektor WASA Skrót od Wide Angle Shower Apparatus (4 detektor) Detektor centralny (20°-169°): Wysoka geometryczna akceptacja na produkty rozpadów (leptony, fotony i hadrony) Detektor przedni (3°-18°): Używany w trygerze produkcji mezonów  (’,,ω), identyfikacja cząstek metodą E/dE Ciekła tarcza: Wysoka gęstość i czystość deuteru/wodoru oraz niskie prawdopodobieństwo konwersji

Mezon  |1sin8cos Masa ok. 547,4 MeV/c2. Duża masa (w porównaniu z mezonami ) związana z domieszką kwarków dziwnych Czas życia ok. 5·10-19 s. Tak długi czas życia, gdyż wszystkie kanały rozpadu są w jakiś sposób zabronione |1sin8cos

Cele eksperymentu WASA Mezon  jest dobrym laboratorium do badania łamania symetrii C i CP. Poszukiwania możliwości łamania parzystości izospinowej, symetrii ładunkowej C oraz symetrii CP (rozpad →π+π-e+e-, poszukiwanie egzotycznych rozpadów w tym: → i → π+π-) Duża liczba kanałów rozpadów – możliwe różnorodne eksperymenty, w tym: Pomiary Formfaktorów (funkcji struktury) Nieperturbacyjna QCD – ChPT (rozpady na 3π) Poszukiwanie efektów poza Modelem Standardowym przy niskich energiach w rozpadach leptonowych mezonu eta

Symetria Grec. równy, równomierny, (harmonijny) Poincare – „Przyroda jest piękna a badania przyrody sprawiają mi przyjemność, bo wykazuje wewnętrzną symetrię – a to z kolei związane jest z jej prostotą” Grec. równy, równomierny, (harmonijny) Twierdzenie Emmy Noether Symetria → zachowana wielkość przesunięcie w czasie → energia symetria lustrzana → parzystość Bariogeneza – czyli czemu wszechświat nie jest pusty? Higgs – czyli uzyskiwanie masy przez cząstki

Symetria CP Symetria zwierciadlana P Symetria sprzężenia ładunkowego C Richard Feynman - „Symetria jest fascynująca dla ludzkiego umysłu, każdy z nas lubi przedmioty-obiekty, które na swój sposób są symetryczne..., ale my jesteśmy przede wszystkim zainteresowani symetriami, z którymi związane są podstawowe prawa zachowania” Symetria zwierciadlana P Symetria sprzężenia ładunkowego C Łamanie odkryte w 1964 przez Cronina i Fitcha w rozpadach neutralnych kaonów (Nobel 1980) Nobel 2008 dla Nambu, Kobayashi’ego i Maskawy za odkryty w 1974 mechanizm łamania symetrii w Modelu Standartowym

Łamanie symetrii CP w reakcji →π+π-e+e- Model Standardowy: Zachowujące zapach łamanie CP przez mechanizm CKM Musi być dodatkowe źródło łamania CP Możliwe zachowujące zapach źródła łamania CP w tym rozpadzie poza Modelem Standartowym : Interferencja amplitud – liniowa polaryzacja * Asymetria w kącie płaszczyzn rozpadów par pionów i leptonów Zachowujący CP Łamiący CP

Łamanie symetrii CP w reakcji →π+π-e+e- Identyfikacja cząstek IMee Pierwszy pomiar BR tego kanału ! BR = (4,3±1,3stat±0,4syst)·10-4 „Measurement of the +-e+e- decay branching ratio”, M. Jacewicz et al. for CELSIUS-WASA Collaboration, Phys.Lett. B644 (2007) 299-303 arXiv:0609007v2 [hep-ex]

Elektromagnetyczne rozpady  W modelu standardowym rozpady głównie przez oddziaływanie elektromagnetyczne. Na przykład e+e- jest tłumiony względem  przez 2 i niezachowanie skrętności, i z tego względu podatny na hipotetyczne oddziaływania spoza Modelu Standardowego BR BR Teoria >1,7·10-9 PDG < 7,7·10-5 39,39% BR BR Teoria ~6,5·10-3 PDG (6,0±0,8)·10-3 Teoria ~2,5·10-5 PDG < 6,9·10-5

Elektromagnetyczne rozpady  Reakcja pd3He (energia kinetyczna 893 MeV) →e+e- →e+e-

Elektromagnetyczne rozpady  Nowy pomiar leptonowych rozpadów mezonu η Po raz pierwszy widziany rozpad →e+e-e+e- →e+e-e+e- „ Leptonic decays of the η meson with the WASA detector at CELSIUS” M. Berłowski et al. for CELSIUS-WASA Collaboration, Phys. Rev. D Vol. 77 (2008) 032004, arXiv:0709.3742 [hep-ex]

Instytut Problemów Jądrowych Zespół IPJ Współpracujące laboratoria Zakład Fizyki Wielkich Energii Joanna Stepaniak, Marcin Berłowski, Adam Nawrot, Andrzej Kupść, Paweł Marciniewski Współpraca P-I - Paweł Żuprański, Witold Augustyniak, Andrzej Trzciński P-II - Izabella Zychor P-VII - Janusz Zabierowski, Jan Rachowski Polskie: UJ, UŚ Zagraniczne: 20 laboratoriów z 5 krajów Wkład aparaturowy W poprzednich latach budowa detektora Plasic Barrel (Warsztat IPJ) i FRH oraz systemu monitorowania impulsami świetlnymi (Zakład Fizyki Promieniowania Kosmicznego w Łodzi). Pomoc techniczna przy montażu detektora. Rozwój systemu monitoringu i systemu wyzwalania (wraz z UU)

Podsumowanie Opublikowano wyniki dotyczące stosunków rozgałęzień poprawiające bieżące wartości Eksperymenty pd i pp przy rożnych energiach, większe statystyki, analiza danych w toku

Dziękuję za uwagę...