Misure sui B e ricerca
di nuova fisica
G.F. GIUDICE
TH-CERN
PROBLEMI APERTI
•
•
•
•
•
•
•
•
Masse dei fermioni e angoli CKM
Misure di precisione
teoria del sapore
Nuove sorgenti di violazione del sapore
1


6
s

d
s

d
,
K

K
mixing



10
GeV
R R
R
2 R

Piu’ efficace di ricerche dirette
1  s  sd2
~   100 TeV

m
In susy 2 
sd
~2

4 m
Forte vincolo per modelli teorici
Nuova fisica al TeV
prospettiva di scoperta
• Nuove sorgenti di violazione di CP
SM
  KM , QCD
Nuova fisica
nuove fasi
Conserva sapore:
i

7
q


d
H
F
,
EDM
neutrone



10
GeV
L
5 R

2

Non conserva sapore:
~  (Im  ) 1000 TeV
 K    10 GeV , m
sd
7
• Bariogenesi
Improbabile
test di precisione settore di gauge
LEP
overconstraining: informazioni su nuova fisica
107 Z 0
test di precisione settore di sapore
B factory
overconstraining: informazioni su nuova fisica
BABAR, BELLE: 109 B in 2005;
e+e- con 1035-36 cm-2 sec–1 : 109-10 B all’anno;
BTeV con 1032 cm-2 sec–1 : 1011 B all’anno;
LHCB 1014 B all’anno;
limitati dall’incertezza teorica
Overconstraining gia’ in atto
r, h determinati da: Vub/Vcb, K, Dmd, limite su Dms, A(BgJ/y K)
OK con K’/ K , Kg, bgs
Lezioni dal fit
• Consistenza (entro incertezze teoriche) non banale
• Misure di fisica che conserva CP a CP violato
• Consistenza tra fisica del B e del K
• Fisica del B gioca un ruolo determinante
Analisi con nuova fisica
{
operatori effettivi (analogo di S,T,U)
modelli specifici (supersimmetria)
Teoria effettiva non puo’ ne’ rispettare la simmetria U(3)5,
ne’ violarla massimalmente
( qLi, uRi, dRi, lLi, eRi )
MFV: teoria effettiva invariante di gauge e di sapore con
Yu  (3, 3,1) SU (3)3 , Yd  (3,1, 3) SU (3)3 , Ye  (3, 3) SU (3)2 ,
q
q
l
Un solo operatore DF=2

1
2

qLFC  qL ) , FCij  YuYu
2
)
ij
 t2V3*jV3 j
• Possibili ambiguita’ discrete (fine-tuning?)
• + > 5.0 TeV - > 6.4 TeV (99% CL)
• Problema analogo a LEP
3
2
2 2
m 
GF mt   0.3  )
2
2
2
H
Perche’ effetti virtuali assenti a = TeV?
In DF=1 presenti vari operatori
• correlazione tra processi con B e K
• limiti su processi non osservati da limiti attuali
osservabile
MFV 90%CL
Exp 90%CL
B g Xd 
2 10-5
B g Xs 
6 10-4
B g Xd 
2 10-5
KL g 0
4 10-10
Bs g t t
3 10-6
---
Bd g t t
1 10-7
---
Bs g  
1 10-8
2.0 10-6
Bd g  
5 10-10
2.0 10-7
KL g 0e+e- (CPdir)
2 10-11
5.6 10-10
--6.4 10-4
--5.9 10-7
MODELLI SPECIFICI
FCNC: in SM loop soppressi da GIM
• Particolarita’ del SM
L  qL d H1  d ' H 2 ) d R
b
b
H
d
d
TECHNICOLOR
F
f
F
ETC
f`
f`
f
DmK a mf < GeV
f`
ETC
f
EXTRA DIMENSIONI (cut-off della teoria di campi al TeV)
y ( x, y )  y ( x) y ( y )
H, g
q
 y ( y) 
l

 / 2)
1/ 4

exp   2  y  y )
Accoppiamento di Yukawa
y
S   dx dy  H L R
H ( x, y )  H ( x) modo zero KK,
L( x, y )  L( x) 0 ( y ), R( x, y )  R( x) r ( y )
eff    dy  0 ( y )  r ( y )   exp   2 r 2 / 2)
2

Piccola sovrapposizione delle funzioni d’onda a
Yukawa soppressa esponenzialmente
 r  0  eff  
t
 r  5  eff  10 6 
e
Decadimento protone soppresso se  r =10 tra quark e leptoni
Scambio di KK gauge a livello
albero genera FCNC:
  5 103 TeV
y
SUPERSIMMETRIA
Susy esatta: stesse proprietà di sapore del SM
Rottura susy: nuove sorgenti di violazione sapore
Quark e squark non allineati
q
~
q’
~
g
q
~
g
q
~
q
q’
• Effetti a loop (se R-parità conservata)
q’
• Angoli e fasi massimali esclusi
• Dipendente dal meccanismo di rottura susy
~
• Effetto FC non disaccoppia con  (ma disaccoppia con m)
Possibili soluzioni
• Rottura susy a bassa scala a gauge mediation
• Dinamica di bassa energia determina termini soffici a
anomaly mediation
• Simmetrie della gravità quantistica (universalità, allineamento,
squark pesanti) a sensibilità alla scala alta
~2
m
2
M GUT
2

ln ~ 2
2
2
~
m
16
m
Spettro di possibilità
Problema
Problema risolto
Problema risolto
aperto
effetti osservabili
nessun nuovo effetto
PROCESSI SPECIFICI
BgJ/y K
• Asimmetria via mixing consistente con SM: se esistono nuovi
contributi a B-B mixing, hanno la stessa fase di SM (come in MFV)
• Ambiguità in b: 2b50o (SM) oppure 2b130o
• Test di cos(2b) importante
Bgf KS , Bgh’ KS
sin2b Bgf KS) = –0.19±0.51 BaBar
–0.73±0.66 Belle
}
–0.39±0.41 comb.
sin2b BgJ/y K) = 0.734±0.054
Differenza tra Bgf KS e BgJ/y K di 2.7 . Nuova fisica?
_ _
Interazione effettiva: bsss
~~
Susy con mescolamenti b/s
sin2b (Bgh’ KS) = 0.76±0.36 Belle
sin2b (BgK+ K- KS, sottraendo f) = 0.5±0.5 Belle
Contributo di tree level: troppo piccolo!
Nuova fisica con struttura particolare:
cR sR  bR sL  sL
 cL sL  bL sR  sR
In fattorizza zione, cL  cR contribuis ce a Bgh’ KS
cL  cR contribuis ce a Bgf KS
Test di nuova fisica nella transizione b-s
_
• Bs- Bs mixing
• asimmetria di CP in BgXs
• BgXs l+ l• Bsg + Bg D*+ D*Estraendo la parte che viola CP da analisi angolari
sin2b (BgD*+ D*-) = –0.31±0.46
• Contaminazioni di pinguini?
• b  cc d ; difficile competere per nuova fisica
BgXs
Molto sensibile a nuova fisica
 c7  0.24 
BR ( B  X s )  4 10 

 0.40 
Se c7  1  BR ( B  X s )  4 10 3
2
4
Ma c7  0.16  BR ( B  X s )  (3.73  0.30) 10  4
exp .  BR ( B  X s )  (3.46  0.34) 10  4
Uno dei vincoli piú significativi in supersimmetria
(mH+ > 200-300 GeV)
Grandi tan b  H u / H d
mu  u H u , md  d H d
tan b  50

mt t
 tan b
mb b
• unficazione b-t in SU(5)
• unificazione b-t-t in SO(10)
Effetti grande tanb importanti
• processi con transizione chirale
• contributi b2 trascurabili in SM
sL  bR F
 mb
SM
 b H u  mb tan b
SUSY (non in 2HD)
Bsg
1 1
3
bR sL  R  L 
tan
b
2
2
16 m A
SM : BR ( Bs  μ  μ  )  3 10 9
exp .: BR(B s      )  2 10 7
 tan b 
SUSY grande tanβ : BR(B s  μ μ )  3 10 

 50 


6
6
4
 200 GeV 

 loop
 mA 
SM : BR(B s  t t  ) / BR(B s      )  215
SUSY corrente scalare : BR(B s  t t  ) / BR(B s      )  166
CONCLUSIONI
• Fisica del B continua a fornire informazioni
su nuova fisica
• Anche in assenza di nuove scoperte,
contributo fondamentale (vedi LEP)
• Spazio per grandi sorprese? (ambiguità
discrete, transizioni b-s, violazione L,…)
• Identificazione contributi subleading
• Teoria finale del sapore?