New Compositeness - Experimente zu angeregten Quarks und...
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Compositeness Experimente zu angeregten Quarks und Elektronen Johannes Friedlein Universit ¨ at Hamburg 24. Juni 2011 1 / 21
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CompositenessExperimente zu angeregten Quarks und Elektronen
Johannes Friedlein
Universitat Hamburg
24. Juni 2011
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Gliederung
MotivationEinfuhrung
PreonenAnregungszustande und MassenUberlegungen zur Unscharferelation
ExperimenteOPALCMS
Zusammenfassung
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Motivation
Sind Quarks, Elektronen, Photonen etc. wirklich elementar?
Lassen sich Bezuge zwischen den Elementarteilchen herstellen?
Ist es moglich uber kleinere Teilchen die Generationen zu erklaren?
Lasst sich die Anzahl an Teilchen reduzieren indem wir sie durchkleinere Bausteine erklaren?
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Preonen
Teilchen die Anwarter fur Bausteine fur Quarks und Elektronen sindwerden im Allgemeinen Preonen genannt
Rishon Modell: Zwei Teilchen T = + 1/3 und V = 0
Positron wird somit durch e+R = TLTLTR beschrieben
Quarks durch TTV, TVT, VZZ→ 3 Farben durch 3 moglicheAnordnungen
νe konnte durch Anordnung VVV erzeugt werden
Leptonen haben keine Farbe weil es nur eine einzige Anordnung TTTund VVV gibt
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Massen und Generationen
u 2 MeV e 0,5 MeVc 1270 MeV µ 105 MeVt 170900 MeV τ 17777 MeV
aber
u 2 MeV d 4 MeVc 1270 MeV s 104 MeVt 170900 MeV b 4200 MeV
Keine Systematik zwischen denGenerationen!
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Unscharferelation
Proton: Radius ≈ 1 fm ergibt einen Impuls von 200 MeV fur 3 Quarksalso 600 MeV. Bei einer Gesamtmasse von 938 MeV.
Das Proton-Quark System ist also ein nahezu idealesQuantenmechanisches System!
Preon: Radius muss kleiner als 10−18 m sein. Dies ergibt einenImpuls von mehr als 200 GeV!
Kann auf Grund der Unscharferelation also nicht moglich sein. Gibtes eine andere Dynamik in kleineren Großenordnungen?
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Die Suche nach angeregten Quarks und Elektronen imExperiment
Mittels Streuexperimenten sollen Anregungszustande erreichtwerden.
Streuprozesse lassen sich leicht im Experiment messen.
Die Auflosung der Preonen erfolgt erst uberhalb einer EnergieskalaΛ.
Die Große Λ ist zugleich ausschlaggebend fur Kopplung der Preonenund deren Große.
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Ansatz zur Wechselwirkung
Die Wechselwirkung erfolgt mit der Langrangedichte:
Lll∗V =1
2Λl∗σµν(gf
τ
2Wµν + g′f ′
Y2
Bµν)lL
mit kovarianten bilinear Tensor σµν, der Pauli-Matrix τ
Die Starke der ll∗V Kopplung wird durch die Parameter f und f ′
bestimmt.
Meist wird zur Reduzierung der freien Parameter die Wahl f = f ′
getroffen, was physikalisch angeregten Neutrinos verbietetelektromagnetisch zu zerfallen
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Suche nach angeregten Leptonen bei OPAL
Untersuchung von e+e− Kollisionen, auf angeregte Leptonen, die inPhotonen, Z0, W± zerfallen mussten
Von Interesse ist besonders der Zerfall eines angeregten Leptons inein Lepton und ein Photon (hauptsachlich im s-Kanal)
Energiebereich lag zwischen 183 GeV und 209 GeV bei einerDatenmenge von 684 pb−1
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Selektion der Endzustande
Ereignisse mit sei Leptonen mit gleichem Flavour und zweiidentifizierten Photonen werden als mogliche Ereignisse vonPaarproduktion von angeregten Leptonen betrachtet. Beiunterschiedlichem Flavour mogliche Produktion von angeregtenTauonen. Analog bei einem Photon: Erzeugung eines angeregtenLeptons
Die Summe der Energie der Teilchen eines Endzustands devidiertdurch die CMS-Energie muss großer als 0.8 fur Elektronen undMuonen sein; großer als 0.4 fur Tauonen um Zwei-PhotonenEreignisse auszuschließen.
Der verbleibende Hintergrund kommt hauptsachlich von l lEreignissen mit zusatzlichen Photonen, fur τ Endzustande teilweiseauch von qq Ereignissen
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Effizienz und Untergrund
Getrennte Auswertung der Daten aus 16 Energieabschnitten
Die Unsicherheit der Beam-Energie liegt bei etwa 25 MeV
Der Untergrund wird reduziert, indem nur Ereignisse mit mindestenseiner, aber nicht mehr als sechs Spuren berucksichtigt werden
Bedingungen an den kinematischen Fit reduzieren die Anzahl anausgewahlten events um 70% fur llγγ Endzustande
Die Selektions-Effizienz variiert zwischen 35% und 55% furPaarerzeugung und liegt bei 50% bis 70% fur einzelne angeregteZustande
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Suche nach angeregten Quarks am CMS
Zwei oder mehr energetische Jets entstehen bei Partonstreuung mitgroßem transversal Impuls.
Es werden nur Jets mit großtem transversal Impuls in die Berechnungeinbezogen.
Die Schwerpunktsenergie liegt bei 7 TeV. Die Datenmenge bei 2.9pb−1
Zur Berechnung wird die invariante Masse des Dijet-Ergeignissesbenutzt, diese muss mehr als 220 GeV betragen.
Die Pseudorapiditat muss das Kriterium |η1 − η2| < 1.3 und |η| < 2.5erfullen
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Zusammenfassung und Ausblick
Bislang bestehen nur Aussschlussgrenzen als Erfolg
Fur angeregte Quarks liegen diese 0.5 < M < 1.58 TeV liegen
Fur angeregte Elektronen bei M > 103.2GeV
Durch mehr Messdaten wird sich der große Fehler bei hohenDijet-Massen verringern
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Vielen Dank fur Ihre Aufmerksamkeit!
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Literatur
Suche nach angeregten Leptonen mit dem H1-Detektor, T. Kohler
Excited-quark and -lepton production at hadron colliders, U. Baur,Phys. Rev. D Vol. 42 Nr. 3
Search for Charged Excited Leptons in e+e− Collisions at√
s =183-209 GeV, OPAL Collaboration
A Schematic Model of Quarks and Leptons, Heim Harari,Slac-Pub-2310 1979
Search for Dijet Resonances in 7 TeV pp Collisions at CMS, CMSCollaboration, Cern-PH-EP/2010-035
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![Daniel Stemmer - Die Entdeckung des Top Quarks Die Entdeckung des Top Quarks [1]](https://static.fdocuments.net/doc/165x107/55204d6549795902118bab5e/daniel-stemmer-die-entdeckung-des-top-quarks-die-entdeckung-des-top-quarks-1.jpg)
