Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nda HZZ Bağlaşımlarının Ölçümü Volkan ARI*, Orhan ÇAKIR*, Sinan KUDAY** Ankara YEF Günleri 12-14 Şubat 2015 * Ankara Üniversitesi Fizik Bölümü ** İstanbul Aydın Üniversitesi 1
ANA HATLAR E6 Teorileri Üzerine + Z modelleri LHC de Z Araştırmaları HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması LHC / Run-2 için Beklentiler 2
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
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. 1967 yılında Standart Modelin grup yapısı ilk defa S.Weinberg & M.Abdussalam tarafından ortaya kondu. 1970-80 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. 2000 yıllarında Yeni Ağır Bozon çalışmaları ve Z deneysel olarak araştırılmaya başlandı. 4
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
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/0402047]. 6
LHC de Z Araştırmaları p p > Z > ttbar üretimi için ATLAS limiti; arxiv.org:1405.4123v2 ATLAS-CONF-2013-052 7
LHC de Z Araştırmaları p p > Z > ttbar üretimi için (narrow & wide) CMS limitleri; CMS-PAS-TOP-11-010 8
LHC de Z Araştırmaları PDG (2014) limitleri: 9
HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (1) Higgs bozonunun diğer parçacıklarla etkileşim sabitlerinin ölçülmesi yeni fizik modellerine sınırlamalar getirebilir. (ATLAS-CONF-2014-010) 125 GeV kütleli Higgs bozonun Z ile etkileşimine gelebilecek limitleri pp -> HZX ve pp-> HHZX süreçleri yoluyla inceledik. (arxiv:1403.7960v2) 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:1405.4123) Etkileşim terimleri: Yeni Fiziğe Kapı Aralayabilir Oluşturduğumuz modeller 10
HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (2) Z bozonunun LP(sol) ve ETA(sağ) modellerine göre bozunum kanalları ve dallanma oranları. 11
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
HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (3) İki farklı model için Z bozonunun kütlesi vs. pp->hzx süreci ve pp->hhzx tesir kesitlerinin oranı 13
HZZ Etkileşimlerinin Araştırılması (4) Z üretimlerinde 2l + 2bjet (sol) ve 2l + 4bjet (sağ) son durumları için 3sigma Luminosity gereksinimleri. pp > HZX pp > HHZX 14
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
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
Teşekkürler. 17