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S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"1
RésonancesRésonances
La violation de CP avec BaBar La violation de CP avec BaBar
Premiers résultats de Babar sur la violation de CP
1. Qu’est ce que la physique des particules?
2. Qu’est ce que la violation de CP?
3. Qu’est ce que BaBar?
4. Premiers résultats
Violation de CP, Modèle Standard,matrice CKM, Triangle d’unitarité, sin2 (lumière Cerenkov, DIRC)
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"2
Physique des particulesPhysique des particulesRecherche de la structure fondamentale de notre univers: Constituants élémentaires Interactions
Atomes olécules Réseaux cristallins Solides
e-
pn
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"3
Encore plus élémentaire…Encore plus élémentaire…
Relativité E=mc2
Méca Quantique=probabilitésAvec de l’énergie on peut produire des particules (m)
Une flopée de nouvelles particules (e, …)
Se désintègrent …e,p,n
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"4
Le Modèle Standard Le Modèle Standard
Notre compréhension ultime (aujourd’hui…)
Les briques:
e
e(56)
u
d
c(74)
s(64)
t(94)
b(77)
leptons
quarks
(61)
-1
0 (m=0)
+2/3
-1/3
Q
masse
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"5
MSMS
Leptons Particules élémentaires Les neutrinos ont-ils une masse?
Quarks: jamais observés à l’état libre, toujours combinés sous
la forme (q q q) ou (q qbar):= confinement (pourquoi?) Ex: p=(uud),n=(udd),B0=(anti-b d)
Permet une classification de toutes les particules observées.
Observation de la granularité du proton
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"6
MS (suite)MS (suite)
Pourquoi 3 familles?
LEP a confirmé 3 neutrinos (à 91 GeV). Mais au dessus?…
3 suffisant pour violation de CP Certains calculs théoriques (anomalies): annulation
des infinisavec 3 familles
Plus (probablement) possible loi de la « simplicité »
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"7
Les interactionsLes interactions
La colle
Seulement 4
1. Forte ( cohésion entre quarks: confinement)
2. Électro-Magnétique
3. Faible (radioactivité)
4. Gravitation (quantique) non accessible expérimentalement Non comprise théoriquement
« électrofaible »
pas dans le MS
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"8
La physique des La physique des particules aujourd’huiparticules aujourd’hui
MS 19 paramètres libres (ie. non prédits)
1. Mesurer ces paramètres
2. (sur-)contraindre ce modèle une théorie encore plus générale (« nouvelle physique ») ?
Aucune masse n’est prédite (9) comprendre la masse Des aspects non observés (boson de Higgs) Unification plus générale Gravitation…
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"9
L’anti-matièreL’anti-matière
Relativité + Mécanique quantique (Dirac 1930)
anti-matière!
e- e+(observé en 1932)
Anti-particule= particule allant dans l’autre sens (P) et remontant le temps (T)
Théorème « CPT »
C
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Oui mais…Oui mais…
1. À la création de l’univers: particules=anti-particules
2. Notre univers (visible) est composé de matière Ou est passé l’anti-matière? Pourquoi existe-t-il quelque chose? (e+ e- lumière)
Il doit y avoir dissymétrie quelque part…
Sakharov (67): violation de CP nécessaire
Comprenons nous la violation de CP dans MS?
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"11
C, P et TC, P et T
Recherche des « Lois de la physique »
Aidé par les invariances (symétries) Invariance dans le temps Invariance dans l’espace …
invariance sous C/P/T– P: on regarde dans un miroir– C: on échange en anti-particule on déduit les mêmes lois
– T: on passe le film à l’envers
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"12
ViolationsViolations
C et P n’est pas conservé dans les désintégrations “faibles” (1957): neutrinos
T non plus (CPLear 90’s) CP?
1964: KL « viole » CP
NA48, kTev: K0 anti-K0 (cf Louis F.)
toujours avec des K…
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"13
La violation de CP dans MSLa violation de CP dans MS
Matrice:
Non prédit par MS.
u
d
c
s
t
bfréquent
Moins fréquent
rareTrès rare
u c t
d Vud Vcd Vtd
s Vus Vcs Vts
b Vub Vcb Vtb
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"14
Matrice « CKM »Matrice « CKM »
4 nombres indépendants 3 angles de « rotation entre familles » 1 nombre complexe CP
Kobayashi et Maskawa (en 73) + Cabbibo:
« matrice (C)KM »
( connuprécisément A assez précisément moins bienconnusliés à CP–représentés sur la même figure= «Triangle d’Unitarité »
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"15
Triangle d’unitaritéTriangle d’unitarité
Les mesures jusqu’à présent : cotés du triangle
Avec BaBar on a accès à
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"16
Pourquoi Babar ?Pourquoi Babar ?
1. Vérifier que « CKM »marche bien (véritable pré-diction des théoriciens: violation de CP pour les particules B0(b+anti-d)
2. CP sensible à la « nouvelle physique »: les angles pourraient ne pas coller avec les cotés…(0?)
3. Mesurer les paramètres du MS
4. + pleins d’autres mesures avec b, c, …
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"17
La violation de CP avec BabarLa violation de CP avec Babar
Violation de CP dépendant du temps On produit par collision e+e- à 10 GeV un B0 et un B0 (« BaBar ») Chacun se désintègre On mesure le temps entre les 2 désintégrations
Pour certaines désintégrations rares (qq fois par millions):
N(B0f)(t) N( anti-B0 f)(t) +
On a accès à l’un des angle du Triangle d’Unitarité (on espère aussi mesurer les autres)
sin2sin(.47 t)
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"18
Machine asymétrique en énergieMachine asymétrique en énergie
Pour mesurer t, le B0 et anti-B0 ne doivent pas se désintégrer au même endroit on veut un mouvement relatif entre les 2 B0s:
Accélérateur: e+(9 GeV) e-(3.1 GeV)
z 250 microns – OK pour un détecteur au silicium
e- e+
B0
B0
9 GeV
z
3.1 GeV
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Voyage au Etats-Unis Voyage au Etats-Unis
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SLACSLAC
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"21
L’accélérateur (PEPII)L’accélérateur (PEPII)
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"22
Pourquoi des détecteurs?Pourquoi des détecteurs?
Mesurer précisément les caractéristiques des particules
produites:
1. Particules chargées: se courbe dans un champs magnétique vitesse (impulsion)
2. Particules électriquement neutres: scintillent dans certains matériaux (calorimètres)
3. Particules instables (p.ex B0): peut se reconstruire à partir des produits de désintégration
« Analyse »= chercher l’aiguille dans la botte de foin.
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"23
Le détecteur BaBar
Détecteur de vertex au silicium
DIRC Identification traces chargées
Chambre à dérive Traces chargées
Calorimètre électromagnétique .(
e-
(9 GeV)
e+
(3.1 GeV)
1 m
Champs magnétique 1.5TChamps magnétique 1.5T
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Le détecteur de siliciumLe détecteur de silicium
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La chambre à dériveLa chambre à dérive
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Le calorimètreLe calorimètre
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"27
Un détecteur: le DIRCUn détecteur: le DIRC
Il existe plusieurs particules « stables » chargées (5)
Il est utile de savoir les reconnaître.Comment (identification)? On connaît leur impulsion p (courbure dans champ magnétique) Utilise l’effet « Cerenkov »: une particule qui va plus vite que la
lumière (dans un milieu!) effet « mur du son » : émet des photons sur un cône le long de sa trajectoire.
L’angle d’ouverture du cône dépend de l’énergie Énergie+impulsion masse (E2=p2c2+m2c4)
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Principe du DIRCPrincipe du DIRC
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"29
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"30
A quoi ça ressemble? A quoi ça ressemble? 1 Les barres de quartz1 Les barres de quartz
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"31
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"32
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"33
Résultats: asymétrie CPRésultats: asymétrie CP
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"34Toujours compatible avec MS et 0 avenir?
Premiers résultats de BabarPremiers résultats de Babar
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"35
RésuméRésumé
La matrice CKM décrit la violation de CP dans le Modèle Standard.
Intérêt à tester à fond ce secteur qui peut réveler des surprises
Les premières mesures des angle du triangle d’unitarité sont compatibles avec les cotés et avec 0! À suivre …
Mesures de précision du secteur des quarks lourds (b,c)
S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar"36
La revanche de La revanche de Pearl-Harbor?Pearl-Harbor?
Concurrent Japonais : « BELLE »
Attention à la contre-attaque!