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06-Dic-121 Riassunto della lezione precedente relazione di Callan-Gross e natura fermionica dei partoni definizioni di distribuzioni partoniche di valenza,

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1 06-Dic-121 Riassunto della lezione precedente relazione di Callan-Gross e natura fermionica dei partoni definizioni di distribuzioni partoniche di valenza, del mare, di singoletto test del modello a partoni per DIS elettronenucleone; caratteristiche delle distribuzioni di valenza e del mare necessità di allargare il campo di indagine anche a DIS con (anti)neutrino per sondare nuovi flavors e processi di violazione di parità; brevi cenni introduttivi al settore elettrodebole del Modello Standard

2 06-Dic-122 Genesi del Modello Standard elettrodebole prime ipotesi (Feynmann Gell-Mann, 58 ; Glashow, 61) : interazioni deboli cariche (W ± ) legate a interazione e.m. isovettoriale ( ) da rotazione di isospin; i leptoni e i quark sinistrorsi (left-handed) sono quindi organizzati in doppietti di isospin debole T secondo la simmetria SU(2) T dove d = d cos C + s sin C ; s = - d sin C + s cos C C angolo di d, s autostati di interazione forte Cabibbo d,s autostati di interazione debole Commenti: transizioni left-handed tra e e - / -, tra quarks, via W ± d, s spiegano reazioni del tipo K ± ± necessità di un quarto flavor, il quark charm (scoperto nel 74) (brevi cenni)

3 06-Dic-123 Genesi….. (continua) ipotesi della carica debole Y (Glashow, 61) : ulteriore struttura U(1) Y i quark hanno carica e.m. e f = Y + ½ T 3 carica debole Y = ½ ( B + S) riepilogo dei numeri quantici teoria elettrodebole: i fermioni interagiscono attraverso i bosoni di gauge W, B g, g couplings incognite invarianza per SU(2) T U(1) Y e fermioni / bosoni di gauge massless teoria rinormalizzabile non-abeliana, perche` [W i,W j ] = i ijk W k Ma m W 0 ! Altrimenti si vedrebbe in / K decays

4 06-Dic-124 Genesi…. (continua) (t Hooft, 71) : teorie non-abeliane rimangono rinormalizzabili se masse sono generate dinamicamente da rottura spontanea della simmetria di gauge (meccanismo di Goldstone, 64; Higgs, 64…)meccanismo di Goldstone rottura spontanea della simmetria implica W, B W ±, Z 0, A in particolare W angolo di Weinberg corrente e.m. A correnti debole neutre

5 06-Dic-125 Rottura spontanea della simmetria : meccanismo di Goldstone Esempio: teoria di campo per particella scalare simmetria vuoto nuovo campo

6 06-Dic-126 Riepilogo settore elettrodebole del Modello Standard = teoria non-abeliana rinormalizzabile delle interazioni e.m. e debole unificate in simmetria di gauge SU(2) T ­ U(1) Y Predizioni : necessità di un quarto flavor, il quark charm 4 bosoni di gauge:, W ±, Z 0 accoppiato a corrente conservata massless (ok con QED) rapporto e.m. strength weak strength sperimentale si spiega se il coupling costante di Fermicon M W ~ 75 GeV risulta inoltre M W 2 = M Z 2 cos 2 W M Z M W correnti deboli cariche: W ± producono transizioni e -, u d, u s (cambio di stranezza), …. correnti deboli neutre: + p + p,…

7 06-Dic-127 Conferme sperimentali: quark charm osservato nella risonanza J / (BNL, 1974) bosoni di gauge W ±, Z 0 osservati nellexp. UA1 (CERN, 1983) Nobel 1984: Rubbia, van der Meer dal Particle Data Group: M W = ± GeV M Z = ± GeV sin 2 W (M Z ) = ± si spiegano correnti deboli cariche con cambio di stranezza K ± ± correnti deboli neutre osservate al CERN nel 1973 Benvenuti et al., PRL (74) Hasert et al., PL B (73) correnti deboli neutre non cambiano la stranezza (no K ) cancellazioni seguono da m q << M W e da esistenza di quark c con mixing c – d sin W + s cos W

8 06-Dic-128 Deep Inelastic Scattering 2 = Tensore leptonico L Tensore adronico W

9 06-Dic-129 Tensore leptonico fascio di neutrini (left-handed) scambio di W + (ma anche in reazioni inverse del tipo ) V - A fascio di antineutrini (right-handed) scambio di W - (ma anche in reazioni inverse del tipo ) V + A interazione e.m. (e - / - left-handed) scambio di V-V A-A V-A

10 06-Dic-1210 Tensore leptonico (continua) parte antisimmetrica del tensore è memoria dellinterferenza tra corrente debole vettoriale ed assiale

11 06-Dic-1211 si approssima con perché Propagatore del bosone vettore

12 06-Dic-1212 Tensore adronico 2 vettori indipendenti P, q base tensoriale: b 1 =g, b 2 =q q, b 3 =P P, b 4 =(P q + P q ), b =(P q – P q ), b = q P tensore adronico W = i c i (q 2, Pq) b i Hermiticity c i sono reali invarianza per time-reversal c 5 = 0 corrente debole non conservata: q W 0 c 6 0 c 1 e c 3 dipendenti da c 2 e c 4 violazione di parità

13 06-Dic-1213 interferenza VA antisimmetria tra leptoni / antileptoni Ampiezza di scattering

14 06-Dic-1214 Sezione durto Limite DIS : scaling in d elastica

15 06-Dic-1215 Vertice elettrodebole elementare in correnti cariche interazione e.m. scambio di quark (left-handed) antiquark (right-handed)

16 06-Dic-1216 Tensore adronico elementare Poi

17 06-Dic-1217 Funzioni di struttura non-singlet flavor asimmetria right-/left- handed (V/A) può cambiare il flavor

18 06-Dic-1218 SU f (3) 12 incognite : 8 misure possibili : invarianza di isospin : (2 relazioni) simmetria di isospin del mare : (2 relazioni) Sistema determinato: da DIS (anti)neutrino – Nucleone si possono estrarre le distribuzioni degli (anti)quark per i tre flavor

19 06-Dic-1219 Esempio :

20 06-Dic-1220 Verifiche sperimentali 1) (anti)neutrino DIS su nuclei isoscalari (Z=N n o u = n o d quarks) Dati dellesp. Gargamelle Perkins, Contemp. Phys (75)

21 06-Dic-1221 Interpretazione in QPM

22 06-Dic-1222 Interpretazione (continua) approssimazioni :

23 06-Dic-1223 Interpretazione (continua) N = { partoni a spin ½ con stessa interazione elettrodebole dei leptoni ; antipartoni soppressi } nuclei isoscalari n u = n d N.B. deviazioni dovute a s c K e per contributo di antiquarks


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