stringtranslate.com

Бозоны W' и Z'

В физике элементарных частиц бозоны W' и Z' (или W-простые и Z-простые бозоны ) относятся к гипотетическим калибровочным бозонам , которые возникают в результате расширения электрослабой симметрии Стандартной модели . Они названы по аналогии с W- и Z-бозонами Стандартной модели .

Типы

Типы W'-бозонов

Бозоны W' часто возникают в моделях с дополнительной калибровочной группой SU(2) по отношению к полной калибровочной группе Стандартной модели SU (3) × SU(2) ×  U(1) . Расширенная симметрия SU(2) × SU(2) спонтанно распадается на диагональную подгруппу SU(2) W , соответствующую обычной SU(2) в электрослабой теории.

В более общем смысле, может быть n копий SU(2), которые затем разбиваются на диагональ SU(2) W . Это приводит к появлению n 2 − 1 различных бозонов W′ + , W′ − и Z′. Такие модели могут возникнуть , например, на основе диаграммы колчана .

Чтобы бозоны W' могли соединиться со слабым изоспином , дополнительный SU(2) и SU(2) Стандартной модели должны смешаться; одна копия SU(2) должна преодолеть шкалу ТэВ (чтобы получить W'-бозоны с массой ТэВ), оставив вторую SU(2) для Стандартной модели. Это происходит в моделях Литтла Хиггса , которые содержат более одной копии SU(2). Поскольку W' возникает в результате разрушения SU(2), он обычно сопровождается Z'-бозоном (почти) той же массы и со связями, связанными с W'-связями.

Другая модель с бозонами W', но без дополнительного фактора SU(2) — это так называемая модель 331 с цепочкой нарушения симметрии SU(3) L × U(1) W → SU(2) W × U(1) Y приводит к паре W' ± -бозонов и трем Z'-бозонам.

W'-бозоны возникают также в теориях Калуцы–Клейна с SU(2) в объеме .

Типы Z'-бозонов

Различные физические модели, выходящие за рамки Стандартной модели, предсказывают разные виды Z'-бозонов.

Модели с новой калибровочной симметрией U(1) [ какая? ]
Z 'является калибровочным бозоном (нарушенной) симметрии U (1).
модели Е 6
Модель этого типа содержит два Z'-бозона, которые в целом могут смешиваться.
Пати-Салам
Помимо четвертого лептонного «цвета», Пати-Салам включает правостороннее слабое взаимодействие с бозонами W 'и Z'.
Топколорная и топ-качели модели динамического нарушения электрослабой симметрии
Обе эти модели имеют Z'-бозоны, которые вызывают образование тех или иных конденсатов.
Модели Маленького Хиггса
Эти модели обычно включают увеличенный калибровочный сектор, который разбит на калибровочную симметрию Стандартной модели вокруг шкалы ТэВ. Помимо одного или нескольких Z'-бозонов, эти модели часто содержат W'-бозоны.
Модели Калуцы – Клейна
Z'-бозон - это возбужденные моды нейтральной объемной калибровочной симметрии.
Расширения Штюкельберга
Z'-бозон возникает в результате связей, обнаруженных в теориях струн с пересекающимися D-бранами (см. действие Штюкельберга ).

Поиски

Прямой поиск моделей с «широкой резонансной шириной»

Следующие утверждения относятся только к моделям с «широкой шириной резонанса ».

AW'-бозон мог быть обнаружен на адронных коллайдерах посредством его распада на лептон плюс нейтрино или топ-кварк плюс нижний кварк после образования в результате кварк-антикварковой аннигиляции . Ожидается , что досягаемость LHC для открытия W' составит несколько ТэВ .

Прямые поиски Z'-бозонов проводятся на адронных коллайдерах, поскольку они открывают доступ к самым высоким доступным энергиям. Поиски направлены на дилептонные резонансы большой массы : Z'-бозон может возникнуть в результате аннигиляции кварка-антикварка и распада на пару электрон - позитрон или пару мюонов с противоположным зарядом . Самые строгие ограничения тока исходят от Теватрона Фермилаба и зависят от связей Z'-бозона (которые контролируют сечение образования ); по состоянию на 2006 год Тэватрон исключает Z'-бозоны с массой до 800  ГэВ для «типичных» сечений, предсказанных в различных моделях. [2]

Прямой поиск моделей с «узкой шириной резонанса»

Недавно появились классы моделей, которые естественным образом обеспечивают характеристики поперечного сечения, которые находятся на краю или немного ниже пределов уровня достоверности 95%, установленных Тэватроном, и, следовательно, могут генерировать обнаруживаемые сигналы поперечного сечения для Z'-бозона в значительном диапазоне масс. ближе к полюсной массе Z, чем модели «широкой ширины», обсуждавшиеся выше.

В эту категорию попадают модели «узкой ширины», которые предсказывают Z' Штюкельберга, а также Z' из универсального дополнительного измерения (см. «Руководство охотников за Z»).ссылки на эти статьи).

7 апреля 2011 года коллаборация CDF на Теватроне сообщила об избытке событий протон- антипротонных столкновений , в результате которых образуется W-бозон, сопровождаемый двумя адронными струями . Возможно, это можно было бы интерпретировать в терминах Z'-бозона. [3] [4]

2 июня 2015 года эксперимент ATLAS на БАК сообщил о доказательствах существования W'-бозонов со значимостью 3,4  σ , что все еще слишком мало, чтобы претендовать на официальное открытие. [5] Исследователи эксперимента CMS также независимо сообщили о сигналах, подтверждающих выводы ATLAS.

В марте 2021 года появилось несколько сообщений, намекающих на возможное существование Z'-бозонов как неожиданное отличие в том, как красивые кварки распадаются с образованием электронов или мюонов. Измерение было проведено при статистической значимости 3,1  σ , что значительно ниже уровня 5  σ , который традиционно считается достаточным доказательством открытия. [6]

Z'-Y-смешивания

Мы могли бы иметь калибровочное кинетическое смешивание между U( 1 )' Z'-бозона и U(1) Y гиперзаряда . Это смешивание приводит к модификации параметров Пескина – Такеучи на уровне дерева .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Дж. Берингер и др. ( Группа данных о частицах ) (2012). «Обзор физики элементарных частиц». Физический обзор D . 86 (1): 010001. Бибкод : 2012PhRvD..86a0001B. дои : 10.1103/PhysRevD.86.010001 . hdl : 10481/34377 .
  2. ^ А. Абуленсия и др. ( сотрудничество CDF ) (2006). «Поиск Z′ → e + e − с использованием массы диэлектрона и углового распределения». Письма о физических отзывах . 96 (21): 211801. arXiv : hep-ex/0602045 . Бибкод : 2006PhRvL..96u1801A. doi : 10.1103/PhysRevLett.96.211801. ПМИД  16803227.
  3. ^ Вуллакотт, Эмма (7 апреля 2011 г.). «Данные Тэватрона указывают на неизвестную новую частицу». ТГ Дейли .
  4. ^ «Пик данных Fermilab, вызывающий волнение» . Журнал «Симметрия» . Фермилаб/SLAC. 07.04.2011.
  5. ↑ Слезак, Майкл (22 августа 2015 г.). «Возможные новые частицы намекают на то, что Вселенная не может быть левой». Новый учёный .
  6. ↑ Джонстон, Хэмиш (23 марта 2021 г.). «В ЦЕРНе была обнаружена новая частица под названием «лептокварк»?». Мир физики . Архивировано из оригинала 24 марта 2021 года.

дальнейшее чтение

Более продвинутый:

Внешние ссылки