LHC - 3 : Higgs e SUSY . IF-USP/ São Carlos OUT 2013

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LHC - 3 : Higgs e SUSY . IF-USP/ São Carlos OUT 2013. J. A. Helayël CBPF / MCTI GFT – JLL. Algumas celebrações ~ Modelo-Padrão. “ On the Constitution of Atoms and Molecules ” N. Bohr , Philos . Mag. 26 ( 1913 ) 1 ( Part I), 476 ( Part II). - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of LHC - 3 : Higgs e SUSY . IF-USP/ São Carlos OUT 2013

Matria/dimenses X Interaes Fundamentais (V Escola do CBPF)

O que so as Interaes Fundamentais? (Em que medida uma interao considerada fundamental?)Gravidade (GN )Eletromagnetismo () Fora Nuclear Forte (gs) Fora Nuclear Fraca (GF) 5a Fora? (composio do Higgs)

Interaes Fundamentais ~ Escalas distintas Como pensar em Unificao?

Algumas celebraes ~ Modelo-PadroOn the Constitution of Atoms and Molecules N. Bohr, Philos. Mag. 26 (1913) 1 (Part I), 476 (Part II).

Tentativo di uma Teoria dellEmissione dei Raggi-Beta E. Fermi, Ric. Scientifica 4 (2) (1933) 491.

The Field Theory of Superconductivity Progr. Theor. Phys. 9 (1953) 550.

Rubbia (UA1) - Jenni (UA2) (1983) Bsons (W e Z) no Super-Proton Synchrotron.

Nobel-2013: Englert-Higgs (de 7 para 2!)Salam; [Brout, Englert]; Higgs; [Guralnik, Hagen, Kibble].

for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider.

23 Prmios Nobel relativos ao M-P (1933 2013).Esquema geral de um programa de unificaoSetor de matria/representaes especiais do grupo da simetria de unificao.Setor de bsons vetoriais.Como gerar as escalas ? (Nambu/Supercondutividade): que elemento novo trazer com este fim?Vnculos: simetria relativstica e vcuo no-trivial.Chega-se a um setor extra matria e aos bsons intermedirios: setor de Higgs. (O que dizer sobre a elementaridade de escalares?)

M-P e novos cacifes/desafios em 2013Cacifando:ABR 2013: CMS 6.7 Sigma para H em ZZ, com 125.8 GeV; H escalar. (Pseudo-escalar e s=2 excludos. )Nature JUL 2013: Let it B. Violao de CP no decaimento do Bs0 .

OUT 2013: Q w (p) medio da carga fraca do prton.

Desafiando:

PRL JUN 2013: evidncia de uma nova categoria de hdrons (msons de 4 quarks, tipo-charmonium).

PRL AGO 2013: excesso de e+ com E>10 GeV em raios csmicos.

ATLAS, CMS Novo bson identificadoObservation of a new particle in the search for the SM Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC Phys. Lett. B716 (2012) 1.

Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC Phys. Lett. B716 (2012) 30.

ABR 2013: CMS 6.7 Sigma para H em ZZ, com 125.8 GeV; H escalar.

LHCb ~ Modelo-Padro resiste. A presente situao.First evidence for the decay of Bs 0 into + - Phys. Rev. Lett. 110 (2013) 021801.

MSSM sofre abalo com o decaimento raro dos Bs 0 . M-P OK. Problema com a SUSY? (SUSY hospitalizada?) Ou com algum mecanismo especfico?

Simetrias, Representaes, Mecanismos:reflexo terica que nos localiza na questo.Simetria: em nosso caso, a SUSY.

Representaes: campos/partculas parceiras (supermultipletes).

Mecanismos: implementao e quebra da SUSY.

Escala da SUSY: SUSY presente nos aceleradores? Naturalidade: mSUSY ~ O (1 TeV).

SUSY define modelos especficosSM ~ 19 parmetros MSSM ~ 124 parmetros

Uma quebra particular de SUSY define um modelo especfico.

Gravity-mediated SUSY (mSUGRA ou CMSSM) Gauge mediated SUSYAnomaly-mediated SUSY

Como localizar a SUSY frente ao M-P? Por que uma aMP?

SUSY seria o melhor candidato a uma nova ?

Busca de uma (ou mais) escala (s) para a quebra da SUSY;

Relao entre SUSY e Higgs;

Novas simetrias, novos parmetros, Higgses com carga;

Parceiros supersimtricos nos loops: efeitos de preciso detectveis em aceleradores.

Momento magntico anmalo do muonTeste de preciso do M-P.

a SM = a (QED) + a (EW) + a (had).

Sensvel a uma alm da escala eletrofraca.

a = 116 591 801 x 10 -11

a (exp) = 116 592 089 (54) x 10 -11

a = 288 x10 -11 : possvel nova .TQCs e IFs.1926: Dirac - Formalizao da MQ.

. 1927: Dirac, Jordan - Fundamentos das TQCs.

. 1927: Dirac - TQ da Disperso (Fundamentos da QED.) (Ano tambm do Princpio da Incerteza.)

. 1/01/1928: Dirac - TQR para o eltron (psitron vir em 1931).

. 1930: Fermi / Majorana Pauli / Weisskopf QED (trabalhando na formulao: problema dos escalares).Fazem sentido escalares/bsons carregados em uma TQR?RepercussesCharles Darwin to Bohr (DEC 1927):

Dirac has now got a completely new system of equations for the electron which does the spin right in all cases and seems to be the thing.

Heisenberg to Bohr (JUL 1928):

I find the present situation quite absurd and on that account, almost out of despair, I have taken up another field, trying to understand magnetism.

Heisenberg to Pauli (AUG 1928):

The saddest chapter of modern Physics is and remains the Dirac theory.

Avanos em TQCs : Simetrias..1930: Dirac - The Proton (Nature) (bases para a sim-C).

.1931: Pauli - Hiptese dos neutrinos (s aparecem em 1956).

.1931: Dirac Predio do psitron, anti-prton (sim-C); monoplos magnticos; quantizao da carga. Trs grandes questes em um nico trabalho: Proc. Roy. Soc. A133 (1931) 60.

.1/OUT/1931: Histrico seminrio em Princeton Dirac e Pauli.Motivao fundamental do Dirac: universalidade da carga.Germinando a Fsica das Interaes Fracas (Anos-30).1932: Descobertas psitron e nutron (Rutherford: 1920). (O anti-prton s foi descoberto em 1955.)

.1933: Fermi On QED. Fermi prope o 4 campo: interaes fracas. (A Nature no aceita o paper: muito fora da realidade.)

.1935: Yukawa prev a existncia dos msons- (fortes/fracas).

.1936: Descoberta segunda famlia: mons (Poderiam ser os s ?) (s somente em 47, em raios csmicos; 48, em aceleradores.)

.1938: Oskar Klein: A Theory of Everything.

Repensando o Mtodo CientficoRutherford: I would have liked it better if the theory hadArrived after the exper l facts had been established.

Repensando a relao abstrato/teoria x concreto/experimentao.

Dirac: PRS (Edinburgh, 1939)On the Relation between Physics and Mathematics.Fase-anos 50 do Programa das Is Fracas(Dilogo contnuo teoria/experimentos: definindo direes.)1949 1950: Feynman-Schwinger-Tomonaga.

1951, 1952: Salam - QED para portadores escalares (Em 1963, QED para portadores com spin-1.)

1952: Salam TCs para a Supercondutividade.

1954: Teorias de Yang-Mills-Shaw. Bsons vetoriais sem massa. Problema da gerao de escala.

s=0 x s=1.

.Fase-anos 50 do Programa das IFs1956: ICPPh - Seattle: Lee Yang: Violao da Paridade.

1957: Salam rev os resultados de de Y-M-S:

Simetria quiral e refora a questo dos portadores de s=1 e o papel dos escalares (novos acoplamentos: Yukawa)

Sinal verde para o Higgs: escalares acoplam os setores-L e -R.

Escalares restauram unitariedade violada por bsons vetoriais massivos.

1958: Nambu (Spcondutividade em Fsica de Partculas) P. W. Anderson (1962: Plasmons, Gauge Invariance and Mass).

Fase-anos 60 do Programa das Is Fracas(Fenomenologia).1961: Gell-Mann/Neeman SU(3), Eightfold Way (u, d, s). .1962: Lederman: 2a espcie de neutrinos : neutrino-.

.1963: Cabibbo Unitary Symmetry and Leptonic Decays (PRL) Supresso de correntes neutras com variao de estranheza: idia de um ngulo de mixing entre (d,s) (base para CKM).

.1964: Bjorken/Glashow Elementary Particle and SU(4) Novo quark: charm, completando a 2a famlia de quarks.

.1964: Cronin-Fitch detectam violao de CP em sistema de kons.

.1968: SLAC (Fenmeno: DIS) Evidncia dos quarks.

.1970: GIM Nova argumentao para o charm.

Fase-anos 60 do Programa das IFs(Teoria de Campos Problema: gerao de massa).1960: Nambu A Superconductor Model of Elementary Particles.

.1961: Glashow Partial-Symmetries of Weak Interactions.

.1961: Gell-Mann, Glashow Gauge Theories and Vector Particles.

.1962: Goldstone, Salam, Weinberg Broken Symmetries.

.1964: Higgs Broken symmetries, Massless Particles, and Gauge Fields.

.1964: Englert, Brout Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Bosons.

.1964: G, H, K - Global Conservation Laws and Massless Particles.

.1964: Salam, Ward: Electromagnetic and Weak Interactions.

.1966: Higgs SSB without Massless Bosons.

.1967: Weinberg - A Model of Leptons.

.1968: Salam Weak and Electromagnetic Interactions.

O Prof. Higgs torna-se o BsonA Phenomenological Profile of the Higgs Boson NP B106 (1976) 292 Ellis, Gaillard, Nanopoulos

ltima frase do paper que batiza o Bson:

..... For these reasons, we do not want to encourage big experimental searches for the Higgs boson, but we do feel that people performing experiments vulnerable to the Higgs boson should know how it may turn up.O essencial da Fsica do Higgs(O Higgs no cenrio Eletrofraco)Decaimento- do nutron: (u, d) (e, e ) + rplicas/espcies.

Simetria: SU(2) x U(1), correspondentes #s qunticos.

Como se localiza o Higgs: (,h), dublete de SU(2) com carga U(1).

Interaes com a matria: y L h R , g L A L , g R A R .

Acoplamentos mais robustos com os lptons