Possibili candidati di materia oscura ai collisori. Antonio Masiero Univ. di Padova INFN, Padova Ricerca di Materia Oscura a LHC, Padova, 22 Aprile 2008.

Slides:



Advertisements
Presentazioni simili
Centro Internazionale per gli Antiparassitari e la Prevenzione Sanitaria Azienda Ospedaliera Luigi Sacco - Milano WP4: Cumulative Assessment Group refinement.
Advertisements

L’esperienza di un valutatore nell’ambito del VII FP Valter Sergo
Cache Memory Prof. G. Nicosia University of Catania
Staf di sperimentatori:Primo Ighina
Vita-media del protone e SU(5) GUT in 5 dimensioni
A. Oppio, S. Mattia, A. Pandolfi, M. Ghellere ERES Conference 2010 Università Commerciale Luigi Bocconi Milan, june 2010 A Multidimensional and Participatory.
DG Ricerca Ambientale e Sviluppo FIRMS' FUNDING SCHEMES AND ENVIRONMENTAL PURPOSES IN THE EU STRUCTURAL FUNDS (Monitoring of environmental firms funding.
La stenosi carotidea a rischio: evoluzione dell’inquadramento US
Interrogativi Asking and answering questions in italiano.
Cancer Pain Management Guidelines
A. Nuzzo U.O. di Oncologia Medica ospedale Renzetti di Lanciano (CH)
1 Ricerca del bosone di Higgs nel canale di decadimento WW (*) 2l2 nel canale di decadimento WW (*) 2l2 Dati Spring07 CMSSW_1_3_x 100 pb -1 (47 pagine)
Siena, settembre 2005 (II) 1 Theory of electron transport in semiconductor materials and structures Carlo Jacoboni INFM-CNR National Research Center on.
Dipartimento di Matematica Applicata Università di Firenze Multiband transport models for semiconductor devices Giornata di lavoro sulle Nanoscienze Firenze.
Raffaele Cirullo Head of New Media Seconda Giornata italiana della statistica Aziende e bigdata.
Breve aggiornamento sullo stato e prospettive della ricerca diretta di Materia Oscura Antonio Masiero Padova, 12 Maggio 2010.
LA TERRA INCOGNITA DI LHC LA TERRA INCOGNITA DI LHC Antonio Masiero LIGNOTO LHC SPICCA IL SALTO VERSO LIGNOTO PADOVA, 19 GENNAIO 2010.
Biometry to enhance smart card security (MOC using TOC protocol)
Quale dei seguenti composti può comportarsi da acido di Broensted ? Quale è la relativa reazione con una base? Cl -, HSO 4 -, NH 4 +, NH 3, H 2 S, OH -
Roberto Chierici2 Il programma dell LHC e molto ambizioso. Vogliamo rispondere a molte di queste domande. Potremmo essere ad un passo da una rivoluzione.
TIPOLOGIA DELLE VARIABILI SPERIMENTALI: Variabili nominali Variabili quantali Variabili semi-quantitative Variabili quantitative.
Va tutto bene con il Modello Standard? Lezione 17 richiami sullangolo di Cabibbo, il meccanismo GIM. La matrice CKM la scoperta dei flavors c,b,t,,, la.
Ergo : what is the source of EU-English? Standard British English? Standard American English? Both!!!! See morphology (use of British.
Metodi di simulazione numerica in Chimica Fisica Dario Bressanini Universita degli Studi dellInsubria III anno della Laurea triennale in Scienze Chimiche.
Neutrinoless Double Beta Decay Experiments
Dafinei_Otranto2012_Lesson-2 Ioan Dafinei INFN Sezione di Roma, ITALY OTRANTO Settembre 2012 XXIV SEMINARIO NAZIONALE Di FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE.
2000 Prentice Hall, Inc. All rights reserved. 1 Capitolo 3 - Functions Outline 3.1Introduction 3.2Program Components in C++ 3.3Math Library Functions 3.4Functions.
1 Astroparticle Physics in Space Claudia Cecchi Dipartimento di Fisica e Sezione INFN, Perugia Workshop Nazionale La Scienza e la Tecnologia sulla Stazione.
Laurea specialistica in Scienza e Ingegneria dei Materiali
Magnetochimica AA Marco Ruzzi Marina Brustolon
Chistmas is the most loved holiday of the years. Adults and children look forward to Chistmas and its magical atmosphere. It is traditional to decorate.
Astrofisica delle alte energie 2010
Introduzione: lequazione di stato (EoS) Particelle prodotte in collisioni ad energie relativistiche (1-2 AGeV) Pioni e kaoni come osservabili per lEoS.
LHCf Status Report Measurement of Photons and Neutral Pions in the Very Forward Region of LHC Oscar Adriani INFN Sezione di Firenze - Dipartimento di Fisica.
S. Bolognesi (1) from CMS A. Di Simone (2) from ATLAS 1 Università di Torino ed INFN Torino 2 Università di Roma Tor Vergata ed INFN Roma 2 V workshop.
Gli ambienti di apprendimento Firenze, 3 marzo 2006.
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA FACOLTÀ DI ECONOMIA, GIURISPRUDENZA, INGEGNERIA, LETTERE E FILOSOFIA, SCIENZE POLITICHE. Corso di Laurea Interfacoltà in.
Guardate le seguenti due frasi:
1 6. Astronomia Gamma Corso Astrofisica delle particelle Prof. Maurizio Spurio Università di Bologna. A.a. 2011/12.
Motor Sizing.
My Italian Experience By Ryan Davidson. My daily routine in Urbino If there was no field trip in the morning, my daily routine in Urbino was very basic.
Prospettive delle attivita' di Astrofisica Nucleare con Recoil Mass Separators Prospettive delle attivita' di Astrofisica Nucleare con Recoil Mass Separators.
Leggi lo scritto di Leonardo e ...soffia!
Tutor: Elisa Turrini Mail:
Enzo Anselmo Ferrari By Giovanni Amicucci. Di Enzo Questo è Enzo Anselmo Ferrari. Enzo compleanno è diciotto febbraio Enzo muore è quattordici agosto.
Architettura software La scelta architetturale: MVA (Model – View – Adapter/Control) The view is completely decoupled from the model such that view and.
Quale Europa? Riscopriamo le radici europee per costruire unEuropa PIÙ vicina a noi ISTITUTO COMPRENSIVO MAZZINI CASTELFIDARDO PROGETTO COMENIUS 2010/2012.
UG40 Energy Saving & Twin Cool units Functioning and Adjustment
EMPOWERMENT OF VULNERABLE PEOPLE An integrated project.
Teorie e tecniche della Comunicazione di massa Lezione 7 – 14 maggio 2014.
UITA Genève ottobre Comitè du Groupe Professionnel UITA Genève octobre 2003 Trade Union and Tour.
A PEACEFUL BRIDGE BETWEEN THE CULTURES TROUGH OLYMPICS OLYMPIC CREED: the most significant thing in the olympic games is not to win but to take part OLYMPIC.
Lezione n°27 Università degli Studi Roma Tre – Dipartimento di Ingegneria Corso di Teoria e Progetto di Ponti – A/A Dott. Ing. Fabrizio Paolacci.
Italian 1 -- Capitolo 2 -- Strutture
Ratifica dei trattati internazionali - Italia Art. 87 Costituzione “Il Presidente della Repubblica…ratifica i trattati internazionali, previa, quando occorra,
Scenario e Prospettive della Planetologia Italiana
L’ UNIVERSO INVISIBILE: IL PROBLEMA DELLA MATERIA ED ENERGIA OSCURE
1 Alcuni highlights da LT  Sommario breve  Novità più interessanti nel settore dell’ astroparticle  Gli esperimenti di DM hanno dei risultati che lasciano.
Viruses.
PERCHE’ LHC? Antonio Masiero PER TROVARE IL BOSONE DI HIGGS ( ma vale la pena per trovare una particella?) PER TROVARE NUOVA FISICA AL DI LA’DEL MODELLO.
Buon giorno, ragazzi oggi è il quattro aprile duemilasedici.
Dyslexia activity Group 2 (Debora Q.) Lesson Outline  This activity is targeted at beginners half way through their first year but it could also work.
Do You Want To Pass Actual Exam in 1 st Attempt?.
Daniele Pedrini INFN Milano-Bicocca
Gigi Cosentino - LNL 20 ottobre 2016
Cos' è l'Augmented Reality? Perchè è diversa dalla Virtual Reality?
Highlights del meeting ESPP di Cracovia Settembre 2012 (FISICA DI G1)
CdS 2017: embargo fino a TAUP2017
Role of Heteroatoms in Stabilizing High-Energy Nitrogen Molecules Douglas L. Strout, Department of Physical Sciences, Alabama State University, Montgomery,
Transcript della presentazione:

Possibili candidati di materia oscura ai collisori. Antonio Masiero Univ. di Padova INFN, Padova Ricerca di Materia Oscura a LHC, Padova, 22 Aprile 2008

UNIFICATION of FUNDAMENTAL INTERACTIONS

THE G-W-S STANDARD MODEL

COLLA NUCLEARE

The HIGGS BOSON CONDENSATE SOMETHING fills the Universe: it disturbs Weak interactions making them SHORT-RANGED, while it does NOT affect gravity or electromagnetism. WHAT IS IT? Analogy with SUPERCONDUCTIVITY: in a superconductor the magnetic field gets repelled ( Meissner effect) and penetrates only over the penetration length, i.e. the magnetic field is short-ranged source which disturbs are the boson condensates, Cooper pairs. We are swimming in Higgs Boson Condensates its value at the minimum of its potential determines the masses of all particles!

WHY TO GO BEYOND THE SM OBSERVATIONAL REASONS HIGH ENERGY PHYSICS (but A FB ……) FCNC, CP NO (but evidence >3σ for NP in b - s transitions,,,) HIGH PRECISION LOW-EN. NO (but (g-2) …) NEUTRINO PHYSICS YE m 0, 0 COSMO - PARTICLE PHYSICS YE (DM, B cos m, INFLAT., DE) Z bb NO YES THEORETICAL REASONS INTRINSIC INCONSISTENCY OF SM AS QFT (spont. broken gauge theory without anomalies) NO ANSWER TO QUESTIONS THAT WE CONSIDER FUNDAMENTAL QUESTIONS TO BE ANSWERED BY FUNDAMENTAL THEORY (hierarchy, unification, flavor) NO YES Strong CP violation?

MICROMACRO PARTICLE PHYSICSCOSMOLOGY GWS STANDARD MODEL HOT BIG BANG STANDARD MODEL HAPPY MARRIAGE Ex: NUCLEOSYNTHESIS BUT ALSO POINTS OF FRICTION -COSMIC MATTER-ANTIMATTER ASYMMETRY -INFLATION - DARK MATTER + DARK ENERGY OBSERVATIONAL EVIDENCE FOR NEW PHYSICS BEYOND THE (PARTICLE PHYSICS) STANDARD MODEL

Present Observational Evidence for New Physics NEUTRINO MASSES DARK MATTER MATTER-ANTIMATTER ASYMMETRY INFLATION

INDICAZIONI DI NUOVA FISICA AL DI LA DEL MODELLO STANDARD MASSA DEI NEUTRINI ESISTENZA DI MATERIA OSCURA NON COSTITUITA DALLA SOLITA MATERIA (protoni, neutroni) ASIMMETRIA COSMICA TRA MATERIA E ANTIMATERIA: ESISTENZA DI UNA NUOVA SORGENTE DI VIOLAZIONE DI CP OLTRE A QUELLA PREVISTA DAL MODELLO STANDARD DOMANDE FONDAMENTALI A CUI IL MODELLO STANDARD NON RISPONDE: - UNIFICAZIONE DELLE FORZE FONDAMENTALI - MASSE E MESCOLAMENTI DEI FERMIONI - STABILITA DELLA SCALA DI ENERGIA A CUI I BOSONI W e Z PRENDONO MASSA ( circa 100 GeV)

Bilancio energetico dellUniverso

WMAP3 + small scale CMB exps (BOOMERang, ACBAR, CBI ans VSA) + Large-Scale Structures (SDSS,2dFCRS) + SuperNova ( HST/GOODS, SNLS) CONSISTENT WITH BARYON DENSITY DETERMINATION FROM BIG BANG NUCLEOSYNTHESIS

DM: the most impressive evidence at the quantitative and qualitative levels of New Physics beyond SM QUANTITATIVE: Taking into account the latest WMAP data which in combination with LSS data provide stringent bounds on DM and B EVIDENCE FOR NON-BARYONIC DM AT MORE THAN 10 STANDARD DEVIATIONS!! THE SM DOES NOT PROVIDE ANY CANDIDATE FOR SUCH NON- BARYONIC DM QUALITATIVE: it is NOT enough to provide a mass to neutrinos to obtain a valid DM candidate; LSS formation requires DM to be COLD NEW PARTICLES NOT INCLUDED IN THE SPECTRUM OF THE FUNDAMENTAL BUILDING BLOCKS OF THE SM !

THE RISE AND FALL OF NEUTRINOS AS DARK MATTER Massive neutrinos: only candidates in the SM to account for DM. From here the prejudice of neutrinos of a few eV to correctly account for DM Neutrinos decouple at ~1 MeV ; being their mass<<decoupling temperature, neutrinos remain relativistic for a long time. Being very fast, they smooth out any possible growth of density fluctuation forbidding the formation of proto-structures. The weight of neutrinos in the DM budget is severely limited by the observations disfavoring scenarios where first superlarge structures arise and then galaxies originate from their fragmentation

LSS PATTERN AND NEUTRINO MASSES (E..g., Ma 1996) m = 0 eVm = 1 eV m = 7 eVm = 4 eV

Cosmological Bounds on the sum of the masses of the 3 neutrinos from increasingly rich samples of data sets

TEN COMMANDMENTS TO BE A GOOD DM CANDIDATE TO MATCH THE APPROPRIATE RELIC DENSITY TO BE COLD TO BE NEUTRAL TO BE CONSISTENT WITH BBN TO LEAVE STELLAR EVOLUTION UNCHANGED TO BE COMPATIBLE WITH CONSTRAINTS ON SELF – INTERACTIONS TO BE CONSISTENT WITH DIRECT DM SEARCHES TO BE COMPATIBLE WITH GAMMA – RAY CONSTRAINTS TO BE COMPATIBLE WITH OTHER ASTROPHYSICAL BOUNDS TO BE PROBED EXPERIMENTALLY BERTONE, A.M., TAOSO

WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) # ~# m # exp(-m /T) # does not change any more T decoupl. typically ~ m /20 depends on particle physics ( annih. ) and cosmological quantities (H, T 0, … h 2 _ ~ TeV 2 ~ 2 / M 2 From T 0 M Planck h 2 in the range to be cosmologically interesting (for DM) m ~ GeV (weak interaction) h 2 ~ !!! THERMAL RELICS ( WIMP in thermodyn.equilibrium with the plasma until T decoupl )

The Energy Scale from the Observational New Physics neutrino masses dark matter baryogenesis inflation NO NEED FOR THE NP SCALE TO BE CLOSE TO THE ELW. SCALE The Energy Scale from the Theoretical New Physics Stabilization of the electroweak symmetry breaking at M W calls for an ULTRAVIOLET COMPLETION of the SM already at the TeV scale + CORRECT GRAND UNIFICATION CALLS FOR NEW PARTICLES AT THE ELW. SCALE

LE COSTANTI DI ACCOPPIAMENTO FONDAMENTALI NON SONO COSTANTI

DA G.U.T. A SUSY G.U.T. Aggiunta di nuove particelle SUSY partner di quelle ordinarie del Modello Standard ad una scala di massa tra 100 e 1000 GeV

HOW TO COPE WITH THE HIERARCHY PROBLEM LOW-ENERGY SUSY LARGE EXTRA DIMENSIONS DYNAMICAL SYMMETRY BREAKING OF THE ELW. SYMMETRY LANDSCAPE APPROACH (ANTHROPIC PRINCIPLE)

IS THE FINE-TUNING A REAL PROBLEM? WARNING: THERE EXISTS AN EVEN LARGER HIERARCHY OR FINE -TUNING OR NATURALNESS PROBLEM: THE COSMOLOGICAL CONSTANT PROBLEM ( THE MOTHER OF ALL NATURALNESS PROBLEMS); SO FAR, WE SIMPLY ACCEPT SUCH FINE-TUNING! (OUTRAGEOUS) POSSIBILITY: THE THEORY OF EVERYTHING COULD BE UNIQUE, BUT WITH MANY (INFINITE?) VACUA EACH GIVING RISE TO A DIFFERENT UNI-VERSE ( MULTI-VERSE POSSIBILITY ). WE CAN LIVE ONLY IN THE VERY RESTRICTED CLASS OF THE MULTI-VERSE SPACE WHERE THE BOUDARY CONDITIONS ( FOR INSTANCE, THE VALUE OF THE COSMOLOGICAL CONSTANT OR THE SCALE OF THE ELW.SYMMETRY BREAKING AND, HENCE, THE HIGGS MASS) EXHIBIT VALUES ALLOWING FOR THE CORRECT BBN, LSS,… OUR LIFE! ANTHROPIC PRINCIPLE

STRADE PER ANDARE AL DI LA DEL MODELLO STANDARD 1) NON ESISTE NESSUNA SCALA DI ENERGIA OLTRE QUELLA DEL MS: la gravita e una forza molto debole perche esistono NUOVE DIMENSIONI oltre alle 3+1 spazio-temporali nostre VISIBILITA A LHC: ESISTONO STATI ECCITATI ( DI KALUZA-KLEIN) ED ALCUNI SONO A SCALA ACCESSIBILE A LHC ( il piu leggero KK puo essere una particella stabile e costituire la materia oscura)

STRADE OLTRE SM (II) 2) NON ESISTE IL PROBLEMA DI TRATTENERE LA MASSA DEL BOSONE DI HIGGS A 100 GEV PERCHE LHIGGS E UN OGGETTO COMPOSTO VISIBILITA A LHC: NUOVE INTERAZIONI CHE PRODUCONO IL CONDENSATO DI FERMIONI CHE CHIAMIAMO HIGGS ( nuove risonanze, nuovi stati legati, una nuova QCD a 1 TeV)

STRADE OLTRE SM (III) 3) LA MASSA DELLHIGGS E PROTETTA A 100 – 1000 GEV PERCHE ESISTE UNA NUOVA SIMMETRIA, LA SUPERSIMMETRIA VISIBILITA A LHC: VEDREMO LE PARTICELLE SUPERSIMMETRICHE E LE LORO INTERAZIONI. LA PIU LEGGERA PARTICELLA SUSY PUO ESSERE STABILE E COSTITUIRE LA MATERIA OSCURA. AL TEMPO STESSO POTREMMO SCOPRIRE SUSY E LA SORGENTE DEL 90% DELLA MATERIA PRESENTE NELLUNIVERSO

STABLE ELW. SCALE WIMPs from PARTICLE PHYSICS 1) ENLARGEMENT OF THE SM SUSY EXTRA DIM. LITTLE HIGGS. (x, ) (x, j i) SM part + new part Anticomm. New bosonic to cancel 2 Coord. Coord. at 1-Loop 2) SELECTION RULE DISCRETE SYMM. STABLE NEW PART. R-PARITY LSP KK-PARITY LKP T-PARITY LTP Neutralino spin 1/2 spin1 spin0 3) FIND REGION (S) PARAM. SPACE WHERE THE L NEW PART. IS NEUTRAL + L h 2 OK * But abandoning gaugino-masss unif. Possible to have m LSP down to 7 GeV m LSP ~ GeV * m LKP ~ GeV m LTP ~ GeV Bottino, Donato, Fornengo, Scopel

WIMPs: proviamo a fabbricarli anche noi ! LIPOTESI WIMPS MATERIA OSCURA COSTITUITA DA PARTICELLE NUOVE CON MASSA TRA 100 E 1000 GEV CHE INTERAGISCONO SOLO DEBOLMENTE LHC, ILC (LINEAR COLLIDER ) POSSONO PRODURRE WIMPS WIMPS scappano dal rivelatore FIRMA DELLHIGGS: ENERGIA MANCANTE DALLA MISURA DI MATERIA OSCURA POSSO RISALIRE A QUANTO GLI WIMPS INTERAGISCANO CON LA MATERIA ORDINARIA E QUINDI PREDIRE LA QUANTITA DI WIMPS CHE PRODURRO A LHC O A ILC

HUNTING FOR DARK MATTER DIRECT DM SEARCHES INDIRECT DM SEARCHES

Model Independent Annual Modulation Result experimental single-hit residuals rate vs time and energy DAMA/NaI (7 years) + DAMA/LIBRA (4 years) Total exposure: kg day = 0.82 ton yr 2-5 keV 2-6 keV A=(0.0215±0.0026) cpd/kg/keV 2 /dof = 51.9/ C.L. 2-4 keV The data favor the presence of a modulated behavior with proper features at 8.2 C.L. A=(0.0176±0.0020) cpd/kg/keV 2 /dof = 39.6/ C.L. A=(0.0129±0.0016) cpd/kg/keV 2 /dof = 54.3/ C.L. Absence of modulation? No 2 /dof=117.7/67 P(A=0) = Absence of modulation? No 2 /dof=116.1/67 P(A=0) = Absence of modulation? No 2 /dof=116.4/67 P(A=0) = ROM2F/2008/07 Acos[ (t-t 0 )] ; continuous lines: t 0 = d, T = 1.00 y

ELLIS, OLIVE, SAVAGE Neutralino-nucleon scattering cross sections along the WMAP-allowed coannihilation strip for tanbeta=10 and coannihilation/funnel strip for tanbeta=50 using the hadronic parameters Ellis, Olive, Sandick LHC Sensitivity

SPIN - INDEPENDENT NEUTRALINO - PROTON CROSS SECTION FOR ONE OF THE SUSY PARAM. FIXED AT 10 TEV PROFUMO, A.M., ULLIO

Experimental status and strategy Goal pbarn Factor 300 progress in sensitivity still required compared to best present sensitivities XENON-10 CDMS

RICERCA INDIRETTA DI MATERIA OSCURA ANNICHILAZIONE WIMP-ANTIWIMP RILEVANTI PRODOTTI DELLANNICHILAZIONE : I) FOTONI AD ALTA ENERGIA II) NEUTRINI AD ALTA ENERGIA III) ANTIMATERIA I) ASTRONOMIA GAMMA: telescopi a terra ( es. MAGIC alle Canarie) o nello spazio ( es. AGILE e GLAST) II) TELESCOPI DI NEUTRINI: sotto il ghiaccio del polo (AMANDA), o sotto il mare ( ANTARES, Marsiglia, in futuro NEMO, Capo Passero, Sicilia) III) ANTIMATERIA: ricerche di eccessi di antiprotoni o positroni in esperimenti spaziali (PAMELA su razzo russo, AMS sulla ISS)

DMDE DO THEY KNOW EACH OTHER? DIRECT INTERACTION (quintessence) WITH DARK MATTER DANGER: Very LIGHT m ~ H 0 -1 ~ eV Threat of violation of the equivalence principle constancy of the fundamental constants,… INFLUENCE OF ON THE NATURE AND THE ABUNDANCE OF CDM Modifications of the standard picture of WIMPs FREEZE - OUT CDM CANDIDATES CATENA, FORNENGO, A.M., PIETRONI, SCHELKE

FCNC, CP, (g-2), ( ) 0 m n … LINKED TO COSMOLOGICAL EVOLUTION Possible interplay with dynamical DE NEW PHYSICS AT THE ELW SCALE DM - FLAVOR for DISCOVERY and/or FUND. TH. RECONSTRUCTION A MAJOR LEAP AHEAD IS NEEDED LFV NEUTRINO PHYSICSLEPTOGENESIS TEVATRON I L C