Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nda HZZ Bağlaşımlarının Ölçümü

Transkript

1 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nda HZZ Bağlaşımlarının Ölçümü Volkan ARI*, Orhan ÇAKIR*, Sinan KUDAY** Ankara YEF Günleri Şubat 2015 * Ankara Üniversitesi Fizik Bölümü ** İstanbul Aydın Üniversitesi 1

2 ANA HATLAR E6 Teorileri Üzerine + Z modelleri LHC de Z Araştırmaları HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması LHC / Run-2 için Beklentiler 2

3 E6 Teorileri Üzerine (1) Kompleks Lie Gruplarının sınıflandırılması Cartan-Killing tarafından yapılmıştır: A n, B n, C n, D n, E n.. 78 boyutlu rank=6 E 6 grubu, cyclic Z/3Z kompleks grubun genelleştirilmesi olarak da düşünülebilir. Parçacık Fiziğinde E 6 grubu önemini, Yüksek enerji ölçeklerinde çeşitli mekanizmalar ile kırıldığında oluşturduğu alt gruplar sayesinde kazanır: = GSM = U(1) JENERATORLERİ 3

4 E6 Teorileri Üzerine (2) 1962 yılında Simetri Kırılması ile kütle kazanımı konusunda ilk çalışmalar Philip W. Anderson tarafından yapıldı. Simetri Kırılması, 1964 yılında relativistik olarak 3 farklı grup tarafından ortaya kondu: R.Brout & F.Englert & P.Higgs; G.Guralnik & C.R.Hagen; T.Kibble Daha sonra Higgs-Kibble mekanizması olarak anılmaya başlandı yılında Standart Modelin grup yapısı ilk defa S.Weinberg & M.Abdussalam tarafından ortaya kondu yılları parçacık fiziğinde Grup Teorisi ve GUT çalışmaları arttı. (F. Gursey et al. Phys. Lett. 60B, 177 (1976), F. Gursey and M. Serdaroglu, Lett. Nuovo Cimento 21, 28 (1978) ) 1990 yıllarında SM e eklenen U(1) grubu ve Ağır Bozon fenomenolojik çalışmaları artarak devam etti yıllarında Yeni Ağır Bozon çalışmaları ve Z deneysel olarak araştırılmaya başlandı. 4

5 Z Modelleri (1) Çarpıştırıcılarda Z bozonunu öngören önemli modellerin özeti: GUT (Büyük Birleşim Teorisi): Efektif Rank-5 Modeller: θ, γ vs. parametreler Z ψ,z χ,z η Sağ-Sol Elli Simetrik Modeller: Z LR Sequential-SM : Standart Model Z çiftlenim sabitleri ile Z LR Little Higgs Modelleri: 5

6 Z Modelleri (2) Çarpıştırıcılarda Z bozonunu öngören önemli modellerin özeti: MSSM (Minimal Supersymmetric Standard Model): MSSM de, SU(2) L U(1) Y ayar grubunun extra bir U(1) X sektörü ile genişletimi [1,2,3,4] ayar alanlarının axionic skaler bir alanla etkileşimi yoluyla olursa Stueckelberg Mekanizması olarak adlandırılıyor ve nötral bir Z bozonu öngörülüyor. Kaluza - Klein Extra Dimensions: Randall-Sundrum teorisi ve Z (Phys. Rev. Lett. 83, 3370, 1999.) M R 1 2 TeV (10 17 cm/r) [1] E. C. G. Stueckelberg, Helv. Phys. Acta. 11, 225 (1938); V. I. Ogievetskii and I. V. Polubarinov, JETP 14, 179 (1962). [2] P. W. Higgs, Phys. Lett. 12, 132 (1964); Phys. Lett. 13, 508 (1964); Phys. Rev. 145, 1156 (1966); G. S. Guralnik, C. Hagen, and T. W. B. Kibble, Phys. Rev. Lett. 13, 585 (1964); F. Englert and R. Brout, Phys. Rev. Lett. 13, 321 (1964). [3] S. L. Glashow, Nucl. Phys. 22, 519 (1961); S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 19, 1264 (1967); A. Salam, in Elementary Particle Theory, ed. N. Svatholm (Almqvist and Wiksell, 1968). [4] B. Kors and P. Nath, Phys. Lett. B 586, 366 (2004) [hep-ph/ ]. 6

7 LHC de Z Araştırmaları p p > Z > ttbar üretimi için ATLAS limiti; arxiv.org: v2 ATLAS-CONF

8 LHC de Z Araştırmaları p p > Z > ttbar üretimi için (narrow & wide) CMS limitleri; CMS-PAS-TOP

9 LHC de Z Araştırmaları PDG (2014) limitleri: 9

10 HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (1) Higgs bozonunun diğer parçacıklarla etkileşim sabitlerinin ölçülmesi yeni fizik modellerine sınırlamalar getirebilir. (ATLAS-CONF ) 125 GeV kütleli Higgs bozonun Z ile etkileşimine gelebilecek limitleri pp -> HZX ve pp-> HHZX süreçleri yoluyla inceledik. (arxiv: v2) Z leptonlarla etkileşime girmediği modele leptofobik (LP) Z modeli denir. Dilepton kanalındaki yüksek sınırlamadan dolayı LP modeli üzerinde duruyoruz. (m z > 2.9 TeV arxiv: ) Etkileşim terimleri: Yeni Fiziğe Kapı Aralayabilir Oluşturduğumuz modeller 10

11 HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (2) Z bozonunun LP(sol) ve ETA(sağ) modellerine göre bozunum kanalları ve dallanma oranları. 11

12 HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (3) Z bozonunun pp->hzx(sol) ve pp->hhzx(sağ) süreci ile üretiminde LP(sol) ve ETA(sağ) modellerine göre tesir kesitleri. 12

13 HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (3) İki farklı model için Z bozonunun kütlesi vs. pp->hzx süreci ve pp->hhzx tesir kesitlerinin oranı 13

14 HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (4) Z üretimlerinde 2l + 2bjet (sol) ve 2l + 4bjet (sağ) son durumları için 3sigma Luminosity gereksinimleri. pp > HZX pp > HHZX 14

15 Sonuç ve Yorumlar Z ff bağlaşımları, Z modelini C v ve C a yoluyla seçmemizi sağlar. Z ZH bağlaşımı ise bu Z bozonun Higgs ve Z bozonu ile nasıl etkileştiğini belirler. LHC de L int = 100 fb 1 alınarak Z kütlesi; LP modeli için 2.5 TeV ve ETA modeli için 2.0 TeV limitlerine kadar araştırılabilir. HVV etkileşimlerinin ölçülmesi, s=13-14 TeV enerjide yeni fizik araştırmaları için perspektifimizi daha da genişletecektir. 15

16 Ek: LHC / Run-2 için Beklentiler 2015 te RUN-2 ile başlayacak olan LHC için yol haritası: Enerji=13-14 TeV ve 100 fb -1 veri Yenilenen Yazılımlar: Rucio, DxAODs, ROOT6, Tracking, Trigger, Simulation Analizler: Higgs Precision Meas., Exotics, SUSY, VLQ, B-Physics, Heavy Ions Yeni Teknikler: Displaced Vertex, TMVA, HPC studies,.vb. 16

17 Teşekkürler. 17