NuTeV L’ESPERIMENTO NuTeV (Fermilab experiment 815) Paolo Bellan Scuola di dottorato, XX ciclo Università di Padova 5.10.2006.

Slides:



Advertisements
Presentazioni simili
Ricerca di Supersimmetria in eventi con due jet ad alto PT a LHC
Advertisements

Produzione di W ± e Z 0 Lezione 15 UA1 e LEP riferimento KANE 10, PERKINS 7, web.
Produzione di beauty in collisori ee
Misure di scattering sui nuclei
Lezione 2 Vite medie e oscillazioni. Vite medie: motivazione Comprensione della dinamica delle interazioni forti –Effetti non perturbativi, W-exchange,
Lezione 2 Vite medie e oscillazioni. Vite medie: motivazione Comprensione della dinamica delle interazioni forti –Effetti non perturbativi, W-exchange,
Verso una misura dellangolo presso le B-factories B DK B D(*) B D(*)a 1.
Introduzione La Lagrangiana e’ invariante per trasformazioni del tipo:
DELPHI 12 anni di presa dati alla Z 0 (LEP I) e fino alla massima energia (LEP II) mai raggiunta da una macchina e + e - : 209 GeV Misura del numero di.
G. Pugliese Biofisica, a.a Raggi cosmici Sono particelle e nuclei atomici di alta energia che, muovendosi quasi alla velocità della luce, colpiscono.
per la Collaborazione BaBar
Paolo Bagnaia - Il top a CDF1 CDF è un rivelatore al Collider antiprotone-protone di Fermilab; Fermilab opera a s = 1.8 TeV nel CM antiprotone-protone.
Paolo Bagnaia - La fisica e+e- : modello standard e dati1 Dati LEP SM - sommario tutti i dati di LEP (LEP I, LEP II, tutti gli esperimenti) sono confontati.
1 Lezione 21 Interazione elettrodebole Modello Standard.
Studio preliminare della produzione Z+b all'esperimento ATLAS ad LHC 1 30/03/2005 Studio preliminare della produzione Z+b nellesperimento ATLAS ad LHC.
Ricostruzione delle tracce di muone nello spettrometro dell’esperimento ATLAS Il lavoro di questo tesi ha come oggetto la ricostruzione delle tracce di.
Il processo di fusione di bosoni vettori in CMS Sara Bolognesi Universita di Torino e CMS (CERN) Congresso SIF, Torino 19 Settembre 2006.
Universita' degli Studi di Torino Studio della reazione pp qqW L W L qq qq al rivelatore CMS ad LHC Gianluca CERMINARA.
Rivelazione e misura di mesoni 0 con il rivelatore ICARUS T600 A. Menegolli – Collaborazione ICARUS A. Menegolli – Collaborazione ICARUS Università degli.
31-Ott-071 Riassunto della lezione precedente verifica sperimentale di QPM in reazioni elettrodeboli : 1.DIS con (anti)neutrini su nuclei isoscalari !
05-Nov-091 Riassunto della lezione precedente proprieta` delle distribuzioni dei quark di valenza e del mare nel QPM estraibili da DIS e - scattering su.
03-Dic-101 Riassunto della lezione precedente interazione debole distingue stati di parita` diversa ! nuova struttura antisimmetrica in tensori leptonico.
Riassunto della lezione precedente
01-Dic-101 Riassunto della lezione precedente sez. durto elementare calcolabile in QED; confronto con sez. durto elastica in regime di DIS ! funzioni di.
Schema riassunto precedente lezione fattorizzazione e universalita` nel QPM: dal DIS al Drell-Yan (DY); definizioni di cinematica e invarianti per DY scaling.
22-Oct-091 Riassunto della lezione precedente struttura generale di simmetria dello spettro di mesoni e barioni ! modello a quark costituenti evidenza.
14-Dic-121 Riassunto della lezione precedente e + e inclusivo : formalismo e interpretazione in QPM scaling della sezione durto totale ; rapporto R test.
10-Dic-121 Riassunto della lezione precedente interazione debole distingue stati di parità diversa: nuova struttura antisimmetrica in tensori leptonico.
Riassunto della lezione precedente
07-Dic-101 Riassunto della lezione precedente e + e - inclusivo : formalismo e interpretazione in QPM scaling della sezione durto totale rapporto R ! test.
19-Nov-101 Riassunto della lezione precedente struttura generale di simmetria dello spettro di mesoni e barioni ! modello a quark costituenti evidenza.
Rivelazione e misura di mesoni 0 con il rivelatore ICARUS T600 A. Menegolli – Collaborazione ICARUS A. Menegolli – Collaborazione ICARUS Università degli.
Riassunto della lezione precedente
B-tagging per la ricerca di Higgs a LHC Incontri sulla Fisica delle Alte Energie Pavia – 20 Aprile 2006 Andrea Bocci Scuola Normale Superiore e INFN, Pisa.
Massimiliano Chiorboli
1 Violazione di CP nei B Interpretazione del modello a quark: (b = +1) (b =  1) Perche’ e’ importante?  settore dei B molto piu’ ricco dei K  con effetti.
M. Biglietti Università degli Studi di Napoli “Federico II”
Andrea Giammanco SNS & INFN Pisa. 2 Cosa ci possono dire le misure di precisione La dipendenza da m H puo’ manifestarsi da correzioni radiative. Esempio:
Misure sui B e ricerca di nuova fisica G.F. GIUDICE TH-CERN.
Fisica agli Acceleratori di Particelle
Università Milano Bicocca e INFN Milano IFAE Catania, 31 Marzo 2005 A. Ghezzi 1 Ricerca di extra dimensioni a LHC Alessio Ghezzi Università Milano Bicocca.
Misure esclusive ed inclusive di |V cb | nei decadimenti semileptonici dei mesoni B Diego Monorchio Università “Federico II” di Napoli e INFN Incontri.
Ricerca dei bosoni di Higgs a LHC Riccardo Ranieri INFN e Università di Firenze XVI Ciclo di Incontri di Fisica delle Alte Energie Torino, Aprile.
Università di Padova - Dottorato di Ricerca in Fisica - XX Ciclo
Dottorato in Fisica XX Ciclo Padova 1 Giugno 2005 Ezio Torassa Ricerca dell'Higgs a LEP L’ accoppiamento del campo di Higgs ai bosoni vettori ed ai fermioni.
Asimmetrie Forward-Backward
Università degli Studi dell’Aquila
Stefano Giagu Università di Roma “La Sapienza” INFN Roma1 e FNAL To B or not to B? CSN1 – 4 Febbraio 2003 LNF Prospettive nella fisica degli Heavy Flavor.
Decadimenti semileptonici del B e misura di |V ub | Francesco Gallo Università di Torino & INFN XVI IFAE Torino, 14 Aprile 2004.
14-Nov-141 Riassunto della lezione precedente interazione debole distingue stati di parità diversa: ⇒ nuova struttura antisimmetrica in tensori leptonico.
03-Nov-141 Riassunto della lezione precedente Linee generali della teoria dello scattering con sonde elettromagnetiche: - sezione d’urto inclusiva - sezione.
10-Nov-141 Riassunto della lezione precedente Calcolo sez. d’ urto elementare e confronto con formula di Rosenbluth in regime DIS; funzioni di struttura.
Esperimento OPAL Collaborazione di circa 300 fisici
Lo spettro in p T del bosone di Higgs ad LHC giuseppe bozzi dipartimento di fisica e infn, firenze ifae,lecce 24/04/2003 in collaborazione con S.Catani,M.Grazzini,D.deFlorian.
Dottorato in Fisica XXI Ciclo Padova 17 Maggio 2006 Ezio Torassa in approssimazione di massa nulla per tutte le particelle di stato iniziale e finale (m.
Dottorato in Fisica XXV Ciclo Padova 19 Aprile 2011 Ezio Torassa Corso avanzato di fisica del Modello Standard e di nuova fisica alla scala elettrodebole.
Ricerca del bosone di Higgs leggero, SM o MSSM, nei canali bb(bar) e ττ in CMS a LHC Andrea Gozzelino per la collaborazione CMS PAS HIG | PAS HIG
20/4/2006S. Rosati - IFAE1 Ricerche del Bosone di Higgs del Modello Standard ad LHC Stefano Rosati INFN – Roma 1.
1 e 27.5 GeV p 920 GeV Responsabilita’ INFN: - Rivelatori di muoni forward barrel e rear (costruzione e mantenimento) - LPS (costruzione e mantenimento)
U.GaspariniCorso SM, Dottorato, XIII ciclo1 LEP: la ricerca diretta dell’Higgs L’ accoppiamento del campo di Higgs ai bosoni vettori ed ai fermioni è totalmente.
Paolo Bagnaia - L'Higgs a LHC1 Il bosone di Higgs a LHC.
24-Nov-141 Riassunto della lezione precedente DIS polarizzato : proprietà generali di S μ ; tensore adronico e struttura antisimmetrica; due nuove funzioni.
29-Nov-121 Riassunto della lezione precedente Linee generali della teoria dello scattering con sonde elettromagnetiche: - sezione d’urto inclusiva - sezione.
Andrea Venturi - Risultati Fisica LEP - CSN1 - Lecce1 Risultati recenti della fisica al LEP Andrea Venturi INFN Pisa.
Una breve introduzione alla fisica delle particelle elementari
1 Interazione debole di corrente neutra; il “Modello Standard” della Teoria Elettrodebole Bibliografia: - F.Halzen, A.D.Martin, “Quarks & leptons”, Wiley.
2. Il Modello Standard del Microcosmo Ricerca del Bosone di Higgs a LHC Pergola Aprile Il Modello Standard (SM) è descritto nelle 3 diapositive.
Il Modello Standard delle Particelle e delle Interazioni
Lea Di Noto INFN Sez. Genova IFAE Contenuti Le motivazioni L’esperimento L’apparato Le sorgenti Il detector di Borexino Il calorimetro I possibili.
Ricerche di Nuove Particelle a LEP Marcello Maggi INFN Bari IFAE –Torino Aprile 2004.
Transcript della presentazione:

NuTeV L’ESPERIMENTO NuTeV (Fermilab experiment 815) Paolo Bellan Scuola di dottorato, XX ciclo Università di Padova

Sommario 1_ Motivazioni e ‘retroscena’ 2_ L’apparato sperimentale 2.1_ Fascio ed SSQT 2.2_ Il rivelatore 3_ Tecniche di analisi e risultati principali 3.1_ Conta che ti passa… 3.2_ Non solo funzioni di struttura 3.3_ La famosa discrepanza a 3  dove e come 4_ Possibili interpretazioni 4.1_ “Standard” 4.2_ NP 5 _ Conclusioni

SM WHO’S SM?! Un po’ di storia… GARGAMELLE Scoperta delle correnti deboli neutre (estate 1973) previste dalla teoria EW,  N   X Prima generazione di esperimenti, fine anni ’70; si testa la struttura base dello SM, caccia ai parametri base m Z, m W ; precisioni tipiche sul 10% HPWF CIT-F Esperimenti di seconda generazione, fine anni ’80; scoperta dei BV W, Z (82-83); primi limiti utili su m top ; le correzioni radiative diventano importanti; precisioni tipiche al 1-5% CCFR, CDHS, CHARM e CHARM-II, SLAC eD, APV, UA1 e 2, PETRA, TRISTAN Terza generazione di esperimenti, compresi gli attuali. Si testa la coerenza interna dello SM, limiti sulla massa del bosone di Higgs, si cerca NP; precisioni ≤ 1% LEP I e II, SLD NuTeV, DØ, CDF, HERA, B-factories

Alcune crepe…. Troppi parametri liberi; Non spiega l’origine dell’entità delle masse dei fermioni, del mixing tra flavour e della violazione di CP; Non si pronuncia sull’unificazione delle c.c. ad alte energie Problemi della GERARCHIA di gauge / della NATURALEZZA Non contempla la Gravità Teoriche Tutto bene? …Quasi! Il numero di misurato dalla largezza invisibile è / (  accoppiamento  ↔Z inferiore?) Le misure delle asimmetrie FB tra adroni e leptoni sono in disaccordo SM global fit non molto soddisfacenti (e peggiorano tenendo solo le misure più precise!) Non fornisce possibili spiegazioni per alcuni fenomeni (masse dei neutrini, D.E. / D.M., QGP…) Sperimentali

Quantità dello SM definite dalle misure ai collider Non molto precise sulle coupling dei Sondano la teoria ad energie Q² ~ M Z ² Scattering leptone-neutrino OK per sondare l’accoppiamento debole del a basso Q² MA la piccola sez. d’urto rende le misure ardue Es.: inverse  decay, scattering elastico  e -- Scattering neutrino-nucleo Processo puramente debole a basso e medio Q² Statistiche potenzialmente favorevoli; complicazioni dalle funzioni di distribuzioni partoniche Es.: scattering elastico e quasi el.:  p   p &  n   - p; DIS NC & CC:  N   X &  N   - X

MOTIVAZIONI FISICHE degli studi di processi  a NuTeV ALL’INTERNO DELLO SM: Misurare accuratamente gli accoppiamenti di  e quark leggeri Misurare parametri della teoria (F i, m W …) con precisioni confrontabili con le altre misure Testare l’universalità della teoria EW ad impulso trasferito (~ 30 GeV²) diverso dagli altri esperimenti Indagare l’impatto delle varie correzioni radiative AL DI LA` Studi su oscillazioni dei neutrini Sensibilità a differenti scenari di NP con misure fuori dal polo della Z 0 Ricerca dirette di NP: leptoquarks, compositeness, nuovi bosoni vettori…

2_ L’apparato sperimentale 2.1_ Il fascio Pacchetti da ~2x10 12 di protoni da 800 GeV di TeV sul bersaglio primario in BeO  mesoni ( ,K)  SSQT  Decay Pipe (350m)    muon-shied in acciaio e piombo terra  detector Sistema di monitoring delle linee fasci Fascio ad alta purezza, grazie al SSQT: contaminazioni ‘wrong sign’ ~10 -3 FLUSSI: ~20(4) (anti- ) per pot; ‹E › ≈ 125 GeV, e ~1.6%,  <10 -5

Calibrazione CONTINUA! Test beam ad un certo angolo rispetto al fascio primario ed intervallato ad esso, sincronizzato con la trigger logic ed il gating dei segnali elementi ottici (magneti di- e quadrupoli) 3 diversi tipi di camere a drift 8 moduli TRD Un contatore Cerenkov Funzionante in tre modi: electron, hadron, muons Utilizzato per: Calibrare la risposta energetica del calorimetro a sciami adronici ed e - Calibrare e mappare il campo magnetico Monitorare la ‘posizione’ del detector Provenienza dei e frazione degli eventi

Steel toroids  Drift Chamber Il calorimetro/ bersaglio 3x3x17.7 m, ~690 Tons (390 fiduciale). Sandwich di : 168 piani d’acciaio 5.1 cm 84 liquid scintill. counter per triggerare / localizzare il vertice dell’ interazione N / misurare event lenght / energia visibile / E  via Mult Scatt 42 drift chamber; per misurare l’energia degli sciami adronici E had e localizzare lo posiz. Trasversa delle showers Toroide (Muon Spectrometer) Misura l’E e carica dei  prodotti nelle interaz. di CC nel target 3 blocchi con magneti toroidali; tra ciascuno 8 dischi d’acciaio; in mezzo ad ogni gap 5 camere a drift a filo singolo + altri 2 set di tali camere a valle del rivelatore (Blue Cart) E had   EE Acciaio 5.1cm Drift Chamber Scintillatori 4 fototubi agli angoli degli scint. Counter  differenti trigger  gating  E/E had ≈ 0.43% θ res ≈ 1.6x10 -2 mr  (E)/E = (0.86±0.01) /√E 2_ L’apparato sperimentale 2.2_ Il rivelatore ∫ B φ = 1.7 T, p T = 2.4 GeV risoluz in XY ~500  m  p /p = 1% (MCS dom)  E  /E  ≈ 0.7%

Separazione di eventi di CC da NC statistica, basandosi sulla ‘lunghezza dell’evento’ definita dal numero di counters attraversati ↔ deposito longitudinale di E Fondamentalmente un esperimento di conteggio di event rates… Criteri di level: segnale in un certo numero di counter consecutivi Timing cut Vertice trasverso nei 2/3 del cal.  Contenimento longitudinale adronico e contenimento dei  |X,Y| 7*10 - ³ Rad Track Quality Cut x target e toroid separatamente (buon  ², etc) ‘Event exit’: si taglia sul numero di counter a monte ed a valle (ev length significativa) & Shower containement;  good sign E  >15 GeV; E had >10-20 GeV, 30 1GeV²; muoni del segno giusto! Esempio della risposta degli Scint. Count. NC CC Rapporto NC/CC da misurare in ambo i modi e

…ma non solo conteggi! SHORT  CC ev (20%) SHORT e CC ev (5%) Cosmici (0.8%) LONG  NC ev (0.3%) ‘punch through’ effects HARD  Bremstr (0.2%) Contaminazioni e backgrounds Statistica totale 1.6x10 6 eventi 3.5x10 5 eventi,

PDF - per le coupling CC e NC - per i modelli di sez. d’utro (p.es stima degli ev di CC ‘corti’) Flussi di neutrini - assieme alle sez. d’urto, per predire il numero di eventi - correzioni per eventi di e- CC (~ short NC) Modellizzaz. della lunghezza delle showers - per correggere NC short che ~ long CC Risposta del detector (VS posizione, energia, tempo) - cruciale il continuo test beam Essenziale avere MC dettagliati …e per testare la stabilità dei risultati R exp al variare dei tagli di selezione (  v. BCKUP Slide) Sorgenti d’errori e Sistematiche  Risoluzione in E had, E  : energy-scale / linearità (investe la stima sia del flusso che l’estrazione della sez. d’urto differenziale), dE  /  dx  E/E had ≈ 0.43%;  E  /E  ≈ 0.7%; incertezze dai modelli di smearing  incertezze sul flusso (sotto il %)  R L, m c, Higer twist, correz radiative  Vertice, size - shower lenght models  Efficienza dei counters, noise  2.1% di incertezza della media mondiale della sez. d’urto di neutrino (nella normalizz. globale del flusso)  Approssimazioni usate  Parametri (nei fit, charm prod. threeshold…)

4_ Principali risultati e relative tecniche di analisi 4.1_ Le misure  Separazione di eventi di CC da NC  Binning in E,, x,Q²  Raw data  frequenze di ‘eventi frazionari’  Correzioni per accettanza e smearing (fast detector simulation)  F 2, x F 3 dal fit della dipendenza in y di somma e differenza delle d  dxdy per e Q² (GeV²) 30< E  <360; <x<0.95; 0.05<y<0.95 da fit delle misure mondiali si usa un modello NLO

Si usano i di-muoni Bassa statistica (~10% dei decad. degli adroni charmati) Larghe correzioni (miss-E  E  > 5 GeV) che dipendono da Br e fragm. models Br( c →  ), di-mu Br Modelli di charm production Funzioni di correz. nucleari Correzioni per E  cut INPUT Si fitta  ² model [m c, s ( x,Q²)] con sez. d’urto NLO + smearing corr; si confronta poi la differenza s – sbar delle diverse parametrizz. con i calcoli teorici (del CTEQ p.es.) Charm prod. dipende da s-sea,|V cd |,| V cs |, m c Determinazione dello strange sea, studi su m c e charm-fragm.”: Branching ratio del decadimento semileptonico dell’ adrone charmato Funzione di frammentazione (quark c → adrone charmato) s~sbar VS x; semi-lept Br OK per  bar m c = 1.30 ± 0.21 ± 0.07 GeV/c² |V cd | = ± ± s-sbar VS x

Limiti sui parametri delle oscillazioni   e (   e ) e    (    ) INPUT: MC P osc ↔ R(NC/CC), risposta del detector, flussi di e normalizzati al misurato, funzioni di struttura nucleari, sin²  W (World Av.); MC TAUOLA per i  decay Dati sono consistenti con l’assenza di oscillazioni  → e,  per tutti i Δm² Si fissa un 90% CL upper limit per ogni Δm² Oscillaz = eccesso di eventi “corti” (p.es il  perso nella shower) Metodo basato sul differente deposito energetico longitudinale per le interazioni CC  N rispetto a quelle di e . Deviazioni dalle previsioni del rapporto NC/CC vengono attribuite alle oscillaz  → e o  →  Tagli su E cal per sopprimere canali q.e. e risonanti Si assume  NC per e,  uguale a per  Si usa il modello di mixing a 2 flavour Per ciascun Δm² si minimizza il  ²(sin²2α), considerando gli effetti dell’oscillazione (generati da MC), incertezze statistiche e sistematiche

Misurando il rapporto di sez. d’urto NC/CC si puo’ ricavare il valore dell’angolo di  W Al tree-level, per un bersaglio isoscalare composto solo da u,d,(s) vale la relazione: Llewellyn Smith Relation (CCFR) Le correz. EW & le principali QCD dip. dalla definizione! Usando: Le corr. radiative a g L ² si cancellano in gran parte  la sua sensibilità ad m t e’ molto ridotta se espressa in termini di  W on-shell

SM fit VS NuTeV DATA; si fissa m t,m h  M w  sin²  W  “la discrepanza è left-handed non right-handed” fittando i tree-level parameters ρ 0 e sin²  W Agreement improbabile… fit ad un parametro (con  w W.A.):

 la discrepanza è sui neutrini, non sugli anti-neutrini  R/R ~0.65%  R/R ~0.3% Llewellyn Smith

Per estrarre sin²  W si devono applicare numerose correzioni: sperimentali (accettanza e bin-centering), e teoriche (target isovector, heavy quark content, higher twist, radiative, R L,charm prod.; incertezze principalmente sul valore della soglia di produzione di charm) All’atto pratico si usa: Indip dalla distribuzione in momento di q ed antiq (quindi alla struttura partonica del bersaglio) e meno sensibile alle suddette correzioni e sistematiche Tramite modellizzazioni MC delle sez. d’urto e della risposta del detector si mette poi R exp in relazione alla quantità sea–indip. R PW errori su charm e strange sea trascurabili (se xs(x)=xs-bar(x) ) Contributi da charm prod. piccoli (entrano solo in d val che è Cabibbo soppresso) ESSENZIALE l’SSQT !!

SM prediction (global fit m top, m h  M W   w ): sin²  W = ± (hep-ex/ ) VS Fittando contemp. sin²(  W ) ed m c sin²  W = ± (stat) ± (th) m c (= /- 0.11) GeV (hep-ex/ ) OPPURE, da g² L,R ( usando i global best fit per m top, m h + higher ord. Eff. treat.) : sin²  W = ± ± 0.001( m top ) ± ( m h ) 4.2_ La famosa discrepanza Se si effettua il cfr tra le relative M W : M W = / GeV (Global fit NO NuTeV) M W = / GeV (da  W NuTeV )   L’inclusione di NuTeV nei fit globali sposta di poco il valore preferito di m H, ma peggiora significativamente il  ²… 

Possibili spiegazioni ed interpretazioni _ Modelli per sez. d’urto e pdf in input(LO vs NLO…) _ Correzioni EW _ Violazione della simmetria di Isospin _ Asimmetrie del mare (strange) _ Effetti nucleari _ Proprieta’ dei neutrini * Effetti di mixing e di oscillazioni * Accoppiamenti speciali con nuove particelle _ Nuove particelle * Scambio di Z’ o LQ * Loop di nuove particelle (SUSY, …) _ Combinazioni di NP (  si spiega tutto…!) Variazioni nei parametri dei fit di SM ‘Old Physics’: QCD e dintorni Beyond the SM

PDF & Sez. d’urto LO – NLO NuTeV usa un formalismo LO ‘arricchito’, che usa: Constraints dai DATI di CC ad 1  e di-muoni Misure esterne di d/u, R L, charm sea, higher twist… Una stima dell’impatto del contributo NLO su una analisi idealizzata indica piccole variazioni:  sin²  W = da a Correzioni Radiative  q’q W  Correzioni EW in genere grandi (la principale è la radiazione di Bremstrahlung del leptone dello stato finale in CC  sin²  W =  sin²  W = aggiungendo il trattamento delle sing. di massa dello stato iniziale  riduzioni della discrepanza ~1/3  (introduce dipendenze da schema e input parameters ) Le PDF usate sono state auto - consistentemente estratte fittando le parti LO ai dati… La PW viene corretta (esattamente) al NLO con termini isovett o C-dispari, che diventano piu` grandi di qualche %  trattazione al LO adeguata! (vero per  W, non per R  ↔ g L,R ) In generale sono trattate adeguatamente; per alcune ci sono nuove stime; p. es: Variazioni di set di PDF al LO/NLO (MRST/CTEQ) g²Lg²L g²Rg²R Rilassando le assunzioni ‘classiche’ su s - : -1.5 

Violazione di isoscalarita’ Bersaglio di NuTeV con un eccesso di neutroni del ~6% A livello atomico: A livello partonico: ( u p ≠ d n, d p ≠ u n,… ) Nella QCD violato da termini dell’ordine (m u -m d )/    NuTeV Se fosse = 1%  (  sin²  W ) Th =  Riduzione dell’anomalia Servirebbe p( d p ) > p( u n ) del 5%! vari modelli predicono da 0 al 1.5 % “Bag Model” calc.   sin²  W = da 0 a (al piu` -1  ) “Meson Cloud” model   sin²  W = (~0  ) Best fit MRST  -1  NON inserite VALENZA MARE Altamente improbabile: se anche ci fosse una componente ‘intrinseca’ ( c - ≠ 0 sotto la soglia di prod del charm x effetti non-pert), questa avrebbe c - → 0 per tutti i momenti; Soglia di produzione nella regione non pert., si potrebbe avere una comp ad s - ≠ 0 Calcoli model-dep suggeriscono s - ~ sempre compatibile  (  sin²  W ) Th =   NuTeV = 1.5! c s ∫ xs - (x)dx = ± (servirebbe !) I NLO danno risultati ~ LO e comunque sempre consistenti con zero… ± 0.01 OK Le sym. della QCD impongono solo che q - = q – q = 0 al I ordine per c,s ; ma:  nelle sistematiche

Nuclear effects Shadowing differente per CC/NC potrebbe spiegare l’intero scostamento, ma anche raddoppiarlo! Il segno dipende dalle pdf usate in input Anti-shadowing: stime dell’ impatto solo sul rapporto anti-   servirebbe una parametrizzazione dell’ effetto… Il risultato su sin²(  W ) mostra stabilità rispetto all’ aumento di E hadr (che varia i Q² campionati) Le misure delle distribuzioni di quark non mostrano dipendenza da 1/Q² nella regione cinematica di NuTeV La maggior parte (p.es dipendenza dal flavour) sono effetti importanti solo ad alto x e basso Q² << Q² NuTeV = GeV²  pochi dati  peso ridotto; INOLTRE: Liberta’ di introdurre effetti nucleari process-dep limitata (F 2 cc ed F 2 EM su ferro in agreement) Modelli VMD prevedono differenze tra lo scambio di W e Z; riguardano principalmente q del mare a basso x e si cancellano in R exp  difficile spiegare l’anomalia di NuTeV con tali effetti

Oltre lo SM Il risultato di NuTeV calza in generale con un diverso coupling tra e -bar; si tenta di spiegarlo con una riduzione della cc dei neutrini per la presenza di nuovi fenomeni: MENO e (fondo per gli eventi di NC)  NC aumenta  diminuisce R  aumenta sin²  w Per spiegare NuTeV serve P( e  s ) = / (Giunti-Laveder)   m² = 10–100 eV² (ok per LSND e H³-decay) E reac ~ 1 MeV,L osc = 1 – 10 Km  Gli esp di disapp. (Bugey, Chooz) non possono vederlo. Lavoro recente (`05): 3+2, parametri che fittano i dati delle oscillazioni al 99% CL  - 1/3 di  MSSM: Le correzioni a one-loop tendono generalmente ad essere POSITIVE  vanno nella direzione sbagliata; poi piccole (permille, serve percento!) SUSYSUSY ESSM: OK SO(10) (che spiega bene anche sin 2   ~1,(g-2) ,V cb,…) grazie fondamentalmente a leptoni neutri + non-universalita’ delle NC prevedono una diminuzione della  NC  -1  ! DATI vs MC sui flussi OK al 5%...

si scrive in funzione di questi lo shift delle cc. Fittando i parametri ai test di precisione EW (senza imporre lo SM)  shift delle cc centrato attorno al valore di best fit dello SM per m H = 100 GeV  si assorbe al massimo 1  ! Correzioni alle interazioni mediate dai bosoni di gauge Mixing SM  ↔ R  cambiano anche   W  e We   aumenta    nota al permille  Lo spazio dei parametri restante basta per al più una  Z↔Z’ NP : U(1)` potrebbe agire solo sul coupling della Z, tramite il mixing con Z`  cambia M Z, J Z constraints da LEP and SLD al per-mille! Accettando uno shift del coupling di Z del ±1%, (assumento SU(2) L -inv e generaz. indip.) si prende il valore dai dati senza imporre lo SM e si guarda il range di g L,R consistente coi dati EW: Mix SM  ↔ extra fermions stessa W-coupl diversa Z-coupl.: modelli difficili da costruire… Mixing flav. dep (Z-Z’ mix ↔ L  – L  )   cambia anche il coupling di   NO! La NP potrebbe produrre shift delle coupling della Z energy-dep.  ? GENERALIZZANDO: contorni ad 1 e 3  Occorre indebolire il coupling di Z (g L ) di ~1.6% Z   -bar e A FB b,c mostrano 1  di discrepanza dallo SM best fit (OK) ma BR(Z  c,c- bar; b.b- bar) vanno bene così ”Oblique corrections” In generale si può parametrizzare i contributi di NP ad alta Energy Scale (che si accoppiano prevalentemente ai VB) in modo model indipendent con 3 parametri (‘obliqui’);

Operatori non rinormalizzabili - Interazioni di contatto Si deve diminuire  NC o aumentare  CC Approccio da ‘Teoria effettiva’: partendo dalla fenomenologia SCALARI (↔): serve un coeff ‘grande’ (contributo al CC scattering piccolo, poca interferenza con l’ampiezza dominante dello SM, soppressa dalla massa dei fermioni o dalla V CKM )  conflitto con R  (per u,d ) coi limiti su FCNC (2  meson decay per s,c,b )  Buoni risultati ma con un severo fine tuning sul valore del coupling nel vertice qqll L (~1% EW) TENSORI: OK agirebbero aumentando  CC ; ma difficile immaginare NP che non generi assieme a loro anche quegli operatori scalari… VETTORI: Se ne possono scrivere solo due di lin. indip, e non tutte le comb lineari vanno bene (problema di R  ) OK se sono di tipo LL; agirebbero diminuendo  NC Potrebbero essere mediati da LeptoQuarks da un nuovo BV Z’unmixed ↔ nuova gauge sym. U(1)’; Si parametrizzano gli effetti di generica NP troppo ‘pesante’ per essere prodotta Vertici a 4 fermioni SU(3)xU(1) em –inv servono x spiegare NuTeV operatori SU(2) L -inv B-, L- conserving di dim=6 che generano i vertici desiderati: scalari, vettoriali o tensoriali: ( j S l x j S q ), ( j V l x j V q ), ( j T l x j T q ) ove Nuove particelle che mediano tali accoppiamenti )()1()( )()1()( )()1)(( 5, 5, 5, qlqlj qlqlj qlqlj ql T ql V ql S        

Extra U(1)´ UNMIXED bosonZ´ Extra U(1)´ UNMIXED boson Z´ Molti modelli di GUT & stringhe prevedono nuovi bosoni vettori neutri ↔ nuova gauge sym. U(1)’; Il segno degli operatori qq ll a d=6 dipende dalla sua carica di q, l  con generiche cariche si puo’ spiegare NuTeV Sotto richieste ragionevoli: masse neutre sotto la U(1)’ accopp. solo ai leptoni di II gen (limiti da LEP su e + e - ) no anomalie  NO altri fermioni light carichi per G SM rimane solo è B-3L; best fit per NuTeV: √(M² Z +20) ≈g Z’ *3 TeV Limiti (g-2)  : se M Z’ grande, correzioni piccole, se piccola (< 5 GeV) OK Quantum-corr: mixing cinetico tra Z’ ed i bosoni di ipercarica; se Z’ leggero serve piccola coupling per evitarle Dai collider (Tevatron)  M Z ≠ M Z’ : 600GeV ≤ M Z’ ≤ 5 TeV oppure 1GeV ≤ M Z’ ≤ 10 GeV Da chiedere ad LHC…

Si considera interazioni a 4 f (B, L, o B-3L - conserving ); dei vari tipi ve ne sono 4 candidati a spiegare l’anomalia di NuTeV, cioe’ quelli che si accoppiano ai doppietti l L, q L ; In generale aumentano sia NC che CC  la discrepanza su g L aumenta; difficile poi fittare i dati di NeTeV evitando i constraints al decadimento del  accettando una deviazione di 1  su di essa Situazioni piu` generali (tripletti di isospin non degeneri) sono in grado di spiegare interamente l’anomalia  un’altra cosa da chiedere ad LHC…! In ogni caso M LQ > 200 GeV (Tevatron) l’ q’ LQ a,b l q LeptoQuarks Bosoni scalari o vettoriali recanti carica el. e di colore che si accoppiano a quark e leptoni FANTASY: TUTTO OK con p.es mixing dei neutrini + Higgs pesante (>200 GeV) + New heavy bound states….

Concludendo… Le misure NuTeV hanno fornito importanti stime a fondamentali parametri fenomenologici e dello SM; Le misure di NuTeV hanno precisioni comparabili a quelle attuali dei fit EW; La tecnica sperimentale solida ed apparato sotto controllo; La deviazione dallo SM c’e` (punto!) Indica una LH NC coupling ai q light inferiore; Non c’e una motivazione che da sola basti per le 3  Spiegazioni che sopravvivono sono collegate ad incertezze dei quark models e/o possibile NP associata ai neutrini ed alle interazioni dei + q L … È un buon rasoio per i vari scenari di NP.

Guardando avanti… Servirebbero nuovi esperimenti su scattering di a basso Q² Tevatron) Dati a basso Q² in arrivo (SLAC E-158, Jlab elastic polar. ep, eD ) ma su e non sui Ad alto Q²: si guarda ad Tevatron Run II ed LHC, ovviamente Atre possibili misure sui : Nomad, scatt. elastico anti -e, acceleratori dedicati (Super CHARM II…) forse NuTeV è il primo esperimento ad aver imboccato un’altra strada …chi vivrà vedrà!

BACKUP SLIDES

Incertezze: rivelatore, sistematiche e totali MEMO: sin²  W ~ 0.227

Stabilita’ di R exp al variare dei tagli principali # of NC candidates ev.# of CC candidates ev. R exp Data/MC Esempio della risposta degli Scint. Count.