Büyük Hadron Çarpıştırıcısı`nda HZZ` Bağlaşımlarının Ölçümü

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:
An, Bn, Cn, Dn, En
•
•
……..
78 boyutlu rank=6 E6 grubu, cyclic Z/3Z kompleks grubun genelleştirilmesi
olarak da düşünülebilir.
Parçacık Fiziğinde E6 grubu önemini, Yüksek enerji ölçeklerinde çeşitli
mekanizmalar ile kırıldığında oluşturduğu alt gruplar sayesinde kazanır:
!
!
!
!
!
= GSM
=
!
3
U(1) JENERATORLERİ
•
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):
•
θ, γ …vs.
parametreler
Efektif Rank-5 Modeller:
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 × (10−17cm/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
7
ATLAS-CONF-2013-052
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)
Yeni Fiziğe Kapı Aralayabilir !!
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. (mz’ > 2.9 TeV arxiv:1405.4123)
Etkileşim terimleri:
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 Cv ve Ca yoluyla seçmemizi sağlar. Z’ZH
bağlaşımı ise bu Z’ bozonun Higgs ve Z bozonu ile nasıl etkileştiğini
belirler.
•
LHC ‘de Lint = 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