Автореферат (1104366), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Сделан вывод отом, что SHiP будет чувствителен к существенно большей области пространства параметров модели, нежели предыдущие эксперименты такоготипа.В четвертой главе получены предсказания чувствительностиSHiP к другой модели, а именно, к Минимальному Суперсимметричномурасширению СМ с нарушенной -четностью. -четность — это дискретная мультипликативная симметрия, которая приписывает фактор = (−1)3++2(6)любой частице с барионным числом , лептонным числом и спином. Все частицы СМ (включая скаляры расширенного хиггсовского сектора) имеют = +1, тогда как их суперпартнеры имеют = −1. Если-четность сохраняется, то суперпартнеры могут рождаться только парами. Таким образом, -четность гарантирует стабильность легчайшего суперпартнера, который является кандидатом на роль темной материи.
Активно исследуются, однако, и модели с нарушенной -четностью(см., например, обзор [20]). В таких моделях легчайший суперпартнер (роль которого может играть легчайшее массовое состояние в секторе ней13тральных суперпартнеров — нейтралино) может распадаться на частицыСМ, что делает возможным его поиск в эксперименте SHiP.В разделе 4.1 приведены явно нарушающие -четность слагаемыев суперпотенциале МССМ:̸ = +′ + ′′+ (7),где безразмерные константы связи и массовые параметры (индексы , , нумеруют три поколения полей материи) характеризуютнарушение -четности, а означает зарядовое сопряжение, индексы, = 1, 2 нумеруют компоненты (2) дублета ( и — лептонныйи кварковый дублеты; , и — синглеты лептонов, нижних и верхних кварков соответственно), а индексы , , нумеруют компоненты (3) триплетов; и — полностью антисимметричные 2 × 2 и3 × 3 × 3 тензоры.Далее приводятся выражения для ширин распадов тяжелых мезонов (в которых образуются нейтралино) и ширин распадов нейтралино,идущих за счет -нарушающих констант ′ в (7).Поскольку массы нейтралино могут быть существенно меньше массы распадающегося мезона, встает задача определения углового распределения нейтралино.
Инклюзивное дифференциальное сечение рождения нейтралино с 3-импульсом p, которое образуется в результате распада тяжелого мезона ( = , ) с 3-импульсом k, равно∫︁3 3 3= ℬ k (p, k), (8)где ≡ |p|, ≡ |k|, ℬ — относительная парциальная ширина двухчастичного распада в нейтралино, (p, k) — функция распределениянейтралино, рожденного в распаде мезона с 3-импульсом k, а —инклюзивное дифференциальное сечение рождения мезона в столкновениях, все в лабораторной системе отсчета.Для определения интенсивности сигнала сечение (8) интегрируется14с фактором (5) по области, определяемой геометрией детектора. Интегрирование выполняется численно для различных значений массы нейтралино и комбинаций -нарушающих констант.Итоговые ограничения на различные комбинации -нарушающихконстант, которые сможет поставить SHiP в случае отсутствия сигнала,приведены в таблице 1.Ожидаемая чувствительность Верхнее ограничениеSHiP, 2˜/ТэВ2CHARM, 2˜/ТэВ2√︀ ′ √︁ 121 ′121 ′11√︁′121 ′21√︀ ′ √︁ 113 ′113 ′11√︁′113 ′212.4 × 10−32.5 × 10−21.2 × 10−3–1.4 × 10−3–2.4 × 10−32.5 × 10−23.9 × 10−3–4.0 × 10−3–Таблица 1.
Оценки чувствительности эксперимента SHiP и ограничений из данныхCHARM на комбинации нарушающих -четность констант связи. В первых трехстроках мы использовали ˜01 = 1 ГэВ, тогда как в последних трех строках —˜01 = 4 ГэВ. Индексы , = 1, 2 и = 1, 2, 3 обозначают аромат лептонов в конечномсостоянии.Также в таблице 1 приведены ограничения, полученные на основании анализа опубликованных данных эксперимента CHARM [21], в котором использовался тот же протонный пучок, который планируется использовать в SHiP.В Заключении дисертации сформулированы основные результатыработы и обсуждаются перспективы дальнейшей разработки темы.15ЗаключениеОсновные результаты, полученные в диссертации:1. Проведены вычисления интенсивностей редких процессов с нарушением лептонного аромата и полного числа лептонов в MSM. Показано, что для значений параметров модели, при которых она одновременно описывает осцилляции нейтрино и не противоречит космологическимданным, интенсивности этих процессов (за исключением безнейтринного двойного бета-распада) малы и лежат далеко за пределами чувствительности современных и планируемых экспериментов.
Таким образом,подтверждено, что в рамках MSM поиск косвенных проявлений существования стерильных нейтрино не может конкурировать с космологическими ограничениями параметров модели. Сделано заключение, что вобозримом будущем прямой поиск стерильных нейтрино в экспериментахвысокой интенсивности является основным способом проверки MSM.2. В рамках MSM изучен процесс безнейтринного двойного бетараспада. Вычислено значение эффективной массы в случае прямой иобратной иерархии масс нейтрино.
Показано, что если в экспериментеудастся измерить величину эффективной массы и она будет превышатьпредсказанное значение, можно будет сделать вывод о существовании влептонном секторе новой физики помимо MSM.3. На основании экспериментальных данных по запрещенным распадам тяжелых мезонов получено верхнее ограничение на радиус компактификации в модели с большими дополнительными измерениями иобъединенным поколением фермионов. Сделан вывод о том, что характерным проявлением модели в будущих экспериментах было бы наблюдение распадов 0 → и → и отсутствие других запрещенныхпроцессов при одном и том же уровне чувствительности.4.
Получены оценки чувствительности планируемого в ЦЕРНе эксперимента с фиксированной мишенью SHiP к расширению СМ, содержащему «парафотоны» – тяжелые векторные бозоны, смешивающиеся16с фотонами. Показано, что SHiP сможет исследовать значительную область пространства параметров модели, которая в настоящее время недоступна для других экспериментов.5. Получены оценки чувствительности эксперимента SHiP к нейтралино в минимальной суперсимметричной Стандартной Модели с нарушенной -четностью.6. На основании опубликованных данных эксперимента CHARM получены ограничения на нарушающие -четность параметры.Список публикаций1.
Libanov M., Nemkov N., Nugaev E., Timiryasov I. Heavy-mesonphysics and flavour violation with a single generation // JHEP. 2012.Vol. 08. P. 136. arXiv:hep-ph/1207.0746.2. Gorbunov D., Makarov A., Timiryasov I. Decaying light particles in theSHiP experiment: Signal rate estimates for hidden photons // Phys.Rev. 2015. Vol. D91, no. 3. P. 035027. arXiv:hep-ph/1411.4007.3. Gorbunov D., Timiryasov I. Testing MSM with indirect searches //Phys.Lett.
2015. Vol. B745. P. 29–34. arXiv:hep-ph/1412.7751.4. Gorbunov D., Timiryasov I. Decaying light particles in the SHiPexperiment. II. Signal rate estimates for light neutralinos // Phys.Rev. 2015. Vol. D92, no. 7.P. 075015. arXiv:hep-ph/1508.01780.Цитированная литература1. Aad G.
et al. Observation of a new particle in the search for the StandardModel Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC // Phys. Lett.2012. Vol. B716. P. 1–29. arXiv:hep-ex/1207.7214.172. Chatrchyan S. et al. Observation of a new boson at a mass of 125 GeVwith the CMS experiment at the LHC // Phys. Lett. 2012. Vol.
B716.P. 30–61. arXiv:hep-ex/1207.7235.3. Strumia A., Vissani F. Neutrino masses and mixings and... 2006. arXiv:hep-ph/hep-ph/0606054.4. Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию раннейВселенной: теория горячего Большого взрыва.УРСС, 2008.ISBN: 9785382006574.5. Gildener E. Gauge Symmetry Hierarchies // Phys. Rev. 1976.
Vol. D14.P. 1667.6. Bonivento W., Boyarsky A., Dijkstra H. et al. Proposal to Search forHeavy Neutral Leptons at the SPS. 2013. arXiv:hep-ex/1310.1762.7. Anelli M. et al. A facility to Search for Hidden Particles (SHiP) at theCERN SPS. 2015. arXiv:physics.ins-det/1504.04956.8. Gorbunov D., Shaposhnikov M. How to find neutral leptons of theMSM? // JHEP. 2007. Vol. 0710. P. 015. arXiv:hep-ph/0705.1729.9. Frere J. M., Libanov M. V., Nugaev E.
Y., Troitsky S. V. Flavor violation with a single generation // JHEP. 2004. Vol. 03. P. 001. arXiv:hep-ph/hep-ph/0309014.10. Minkowski P. → at a Rate of One Out of 109 Muon Decays? //Phys. Lett. 1977. Vol. B67. P. 421–428.11.
Ramond P. The Family Group in Grand Unified Theories // International Symposium on Fundamentals of Quantum Theory and QuantumField Theory Palm Coast, Florida, February 25-March 2, 1979. 1979.P. 265–280. arXiv:hep-ph/hep-ph/9809459.12. Mohapatra R. N., Senjanovic G. Neutrino Mass and Spontaneous ParityViolation // Phys. Rev.
Lett. 1980. Vol. 44. P. 912.13. Asaka T., Shaposhnikov M. The nuMSM, dark matter and baryon asymmetry of the universe // Phys. Lett. 2005. Vol. B620. P. 17–26. arXiv:hep-ph/hep-ph/0505013.14. Asaka T., Blanchet S., Shaposhnikov M. The nuMSM, dark matter and18neutrino masses // Phys. Lett. 2005. Vol. B631. P. 151–156. arXiv:hep-ph/hep-ph/0503065.15. Boyarsky A., Ruchayskiy O., Shaposhnikov M. The Role of sterile neutrinos in cosmology and astrophysics // Ann.Rev.Nucl.Part.Sci.
2009.Vol. 59. P. 191–214. arXiv:hep-ph/0901.0011.16. Boyarsky A., Neronov A., Ruchayskiy O., Shaposhnikov M. The Massesof active neutrinos in the nuMSM from X-ray astronomy // JETP Lett.2006. Vol. 83. P. 133–135. arXiv:hep-ph/hep-ph/0601098.17. Libanov M. V., Troitsky S. V. Three fermionic generations on a topological defect in extra dimensions // Nucl. Phys. 2001. Vol. B599.
P. 319–333.arXiv:hep-ph/hep-ph/0011095.18. Frere J. M., Libanov M. V., Troitsky S. V. Three generations on a localvortex in extra dimensions // Phys. Lett. 2001. Vol. B512. P. 169–173.arXiv:hep-ph/hep-ph/0012306.19. Holdom B. Two U(1)’s and Epsilon Charge Shifts // Phys. Lett. 1986.Vol. B166. P. 196.20. Barbier R., Berat C., Besancon M. et al. R-parity violating supersymmetry // Phys.Rept.2005.Vol. 420.P.
1–202.arXiv:hep-ph/hep-ph/0406039.21. Bergsma F. et al. A Search for Decays of Heavy Neutrinos // Phys. Lett.1983. Vol. B128. P. 361.19.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
