En física de partículas , los bosones W 'y Z' (o bosones primos W y Z primos ) se refieren a bosones gauge hipotéticos que surgen de extensiones de la simetría electrodébil del Modelo Estándar . Se nombran en analogía con los bosones W y Z del modelo estándar .
Composición | Partícula elemental |
---|---|
Estadísticas | Bosónico |
Interacciones | Extensión de modelo estándar [1] |
Estado | Hipotético |
Masa | desconocido |
Decae en | similar a los bosones W y Z |
Carga eléctrica | W ′: ± 1 e Z ′: 0 e |
Girar | 1 [1] |
Estados de giro | 2 |
Tipos
Tipos de bosones W ′
Los bosones W ′ a menudo surgen en modelos con un grupo de calibre SU (2) adicional en relación con el grupo de calibre completo del modelo estándar SU (3) × SU (2) × U (1) . La simetría extendida SU (2) × SU (2) se rompe espontáneamente en el subgrupo diagonal SU (2) W que corresponde al SU (2) convencional en la teoría electrodébil.
Más en general, podría haber n copias de SU (2), que se rompen a continuación, hacia abajo a una (2) SU diagonal W . Esto da lugar a n 2 - 1 bosones W ′ + , W ′ - y Z ′ diferentes. Tales modelos pueden surgir de un diagrama de carcaj , por ejemplo.
Para que los bosones W 'se acoplen al isospín débil , el SU adicional (2) y el Modelo Estándar SU (2) deben mezclarse; una copia de SU (2) debe romperse alrededor de la escala de TeV (para obtener bosones W ′ con una masa de TeV) dejando un segundo SU (2) para el Modelo Estándar. Esto sucede en los modelos Little Higgs que contienen más de una copia de SU (2). Debido a que el W 'proviene de la rotura de un SU (2), genéricamente se acompaña de un bosón Z' de (casi) la misma masa y con acoplamientos relacionados con los acoplamientos W '.
Otro modelo con bosones W ′ pero sin un factor SU (2) adicional es el llamado modelo 331 conLa cadena de ruptura de simetría SU (3) L × U (1) W → SU (2) W × U (1) Y conduce a un par de bosones W ′ ± y tres bosones Z ′.
Los bosones W ′ también surgen en las teorías de Kaluza-Klein con SU (2) en su mayor parte .
Tipos de bosones Z ′
Varios modelos de física más allá del Modelo Estándar predicen diferentes tipos de bosones Z ′.
- Modelos con una nueva simetría de calibre U (1) [ ¿cuál? ]
- El Z ′ es el bosón gauge de la simetría U (1) (rota).
- Modelos E 6
- Este tipo de modelo contiene dos bosones Z ′, que pueden mezclarse en general.
- Topcolor y Top Balancín Modelos de Dinámica Electrodébil Simetría Breaking
- Ambos modelos tienen bosones Z 'que seleccionan la formación de condensados particulares.
- Pequeños modelos de Higgs
- Estos modelos suelen incluir un sector de calibre ampliado, que se divide en la simetría de calibre del modelo estándar alrededor de la escala TeV. Además de uno o más bosones Z ', estos modelos a menudo contienen bosones W'.
- Modelos Kaluza – Klein
- El bosón Z 'son los modos excitados de una simetría de calibre de volumen neutral.
- Extensiones Stueckelberg
- El bosón Z 'se obtiene a partir de acoplamientos que se encuentran en las teorías de cuerdas con D-branas que se cruzan (ver acción de Stueckelberg ).
Búsquedas
Búsquedas directas de modelos de "ancho de resonancia amplio"
Las siguientes afirmaciones se refieren únicamente a los modelos de "ancho de resonancia amplio ".
El bosón AW′ podría detectarse en colisionadores de hadrones a través de su desintegración a leptón más neutrino o quark superior más quark inferior , después de producirse en la aniquilación quark-antiquark . Se espera que el alcance del LHC para el descubrimiento de W ′ sea de unos pocos TeV .
Las búsquedas directas de bosones Z 'se llevan a cabo en los colisionadores de hadrones, ya que estos dan acceso a las energías más altas disponibles. La búsqueda busca resonancias de dileptones de gran masa : el bosón Z 'se produciría mediante la aniquilación quark-antiquark y la desintegración en un par electrón - positrón o un par de muones con carga opuesta . Los límites de corriente más estrictos provienen del Fermilab Tevatron y dependen de los acoplamientos del bosón Z′ (que controlan la sección transversal de producción ); a partir de 2006, el Tevatron excluye los bosones Z 'hasta masas de aproximadamente 800 GeV para las secciones transversales "típicas" predichas en varios modelos. [2]
Búsquedas directas de modelos de "ancho de resonancia estrecho"
Han surgido clases recientes de modelos que, naturalmente, proporcionan firmas de sección transversal que caen en el borde, o ligeramente por debajo de los límites del nivel de confianza del 95% establecidos por el Tevatron y, por lo tanto, pueden producir señales de sección transversal detectables para un bosón Z ′ en un rango de masa mucho mayor. más cerca de la masa del polo Z que los modelos de "ancho ancho" discutidos anteriormente.
Estos modelos de "ancho estrecho" que entran en esta categoría son los que predicen una Z ′ de Stückelberg así como una Z ′ a partir de una dimensión extra universal (consulte la "Guía de los cazadores de Z ′" . para enlaces a estos artículos).
El 7 de abril de 2011, la colaboración CDF en el Tevatron informó un exceso de eventos de colisión protón- antiprotón que producen un bosón W acompañado de dos chorros hadrónicos . Esto posiblemente podría interpretarse en términos de un bosón Z '. [3] [4]
El 2 de junio de 2015, el experimento ATLAS en el LHC informó evidencia de bosones W′ con una significancia de 3.4 σ , aún demasiado baja para reclamar un descubrimiento formal. [5] Los investigadores del experimento CMS también informaron independientemente señales que corroboran los hallazgos de ATLAS.
En marzo de 2021, hubo algunos informes que insinuaban la posible existencia de bosones Z 'como una diferencia inesperada en la forma en que los quarks de belleza se descomponen para crear electrones o muones. La medición se ha realizado con una significación estadística de 3,1 σ , que está muy por debajo del nivel de 5 σ que se considera convencionalmente prueba suficiente de un descubrimiento. [6]
Mezclas Z′ – Y
Podríamos tener mezclas cinéticas de calibre entre el U (1) ′ del bosón Z ′ y U (1) Y de hipercarga . Esta mezcla conduce a una modificación a nivel de árbol de los parámetros de Peskin-Takeuchi .
Ver también
- Bosones X e Y
Referencias
- ^ a b J. Beringer y col. ( Grupo de datos de partículas ) (2012). "Revisión de la física de partículas" . Physical Review D . 86 (1): 010001. Código bibliográfico : 2012PhRvD..86a0001B . doi : 10.1103 / PhysRevD.86.010001 .
- ^ A. Abulencia y col. ( Colaboración CDF ) (2006). "Búsqueda de Z ′ → e + e - utilizando masa dielectrónica y distribución angular". Cartas de revisión física . 96 (21): 211801. arXiv : hep-ex / 0602045 . Código bibliográfico : 2006PhRvL..96u1801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.96.211801 . PMID 16803227 .
- ^ Woollacott, Emma (7 de abril de 2011). "Los datos de Tevatron indican una nueva partícula desconocida" . TG Diariamente .
- ^ "Pico de datos de Fermilab que causa emoción" . Revista Symmetry . Fermilab / SLAC. 2011-04-07.
- ^ Slezak, Michael (22 de agosto de 2015). "Posibles nuevas partículas insinúan que el universo puede no ser zurdo" . Nuevo científico .
- ^ Johnston, Hamish (23 de marzo de 2021). "¿Se ha detectado una nueva partícula llamada 'leptoquark' en el CERN?" . Mundo de la física . Archivado desde el original el 24 de marzo de 2021.
Otras lecturas
- TG Rizzo (2006). "Fenomenología Z ′ y el LHC". arXiv : hep-ph / 0610104 ., una visión pedagógica de la fenomenología Z ′ ( conferencias TASI 2006 )
- P. Rincon (17 de mayo de 2010). "Búsqueda de partículas del LHC 'acercándose', dice el físico" . BBC News .
Más avanzado:
- Abulencia, A .; Colaboración CDF; et al. (2006). "Búsqueda de Z ′ → e + e - utilizando masa dielectrónica y distribución angular". Cartas de revisión física . 96 (211801): 211801. arXiv : hep-ex / 0602045 . Código bibliográfico : 2006PhRvL..96u1801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.96.211801 . PMID 16803227 .
- Amini, Hassib (2003). "Correcciones radiativas a masas de Higgs en modelos Z ′". Nueva Revista de Física . 5 (49): 49. arXiv : hep-ph / 0210086 . Código bibliográfico : 2003NJPh .... 5 ... 49A . doi : 10.1088 / 1367-2630 / 5/1/349 . S2CID 15264222 .
- Aoki, Mayumi; Oshimo, Noriyuki (2000). "Extensión supersimétrica del modelo estándar con protón naturalmente estable". Physical Review D . 62 (55013): 55013. arXiv : hep-ph / 0003286 . Código Bibliográfico : 2000PhRvD..62e5013A . doi : 10.1103 / PhysRevD.62.055013 . S2CID 14168936 .
- Aoki, Mayumi; Oshimo, Noriyuki (2000). "Un modelo supersimétrico con una simetría extra de calibre U (1)". Cartas de revisión física . 84 (23): 5269–5272. arXiv : hep-ph / 9907481 . Código Bibliográfico : 2000PhRvL..84.5269A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.84.5269 . PMID 10990921 . S2CID 15033987 .
- Apelante, Thomas; Dobrescu, Bogdan A .; Hopper, Adam R. (2003). "Bosones de calibre neutros no exóticos". Physical Review D . 68 (35012): 35012. arXiv : hep-ph / 0212073 . Código bibliográfico : 2003PhRvD..68c5012A . doi : 10.1103 / PhysRevD.68.035012 . S2CID 119091245 .
- Babu, KS; Kolda, Christopher F .; March-Russell, John (1996). "Leptofóbicos U (1) sy la crisis R b –R c ". Physical Review D . 54 (7): 4635–4647. arXiv : hep-ph / 9603212 . Código Bibliográfico : 1996PhRvD..54.4635B . doi : 10.1103 / PhysRevD.54.4635 . PMID 10021145 . S2CID 38299279 .
- Barger, Vernon D .; Whisnant, K. (1987). "Uso de la asimetría del leptón Z para determinar la mezcla entre el bosón Z y el bosón Z 'de las supercuerdas E 6 ". Physical Review D . 36 (3): 979–82. Código Bibliográfico : 1987PhRvD..36..979B . doi : 10.1103 / PhysRevD.36.979 . PMID 9958259 .
- Barr, SM; Dorsner, I. (2005). "El origen de una peculiar U extra (1)". Physical Review D . 72 (15011): 015011. arXiv : hep-ph / 0503186 . Código bibliográfico : 2005PhRvD..72a5011B . doi : 10.1103 / PhysRevD.72.015011 . S2CID 119492913 .
- Batra, Puneet; Dobrescu, Bogdan A .; Spivak, David (2006). "Conjuntos de fermiones libres de anomalías". Revista de Física Matemática . 47 (82301): 2301. arXiv : hep-ph / 0510181 . Código bibliográfico : 2006JMP .... 47h2301B . doi : 10.1063 / 1.2222081 . S2CID 9830964 .
- Carena, Marcela S .; Daleo, Alejandro; Dobrescu, Bogdan A .; Tait, Tim MP (2004). "Bosones de calibre Z 'en el Tevatron". Physical Review D . 70 (93009): 093009. arXiv : hep-ph / 0408098 . Código Bibliográfico : 2004PhRvD..70i3009C . doi : 10.1103 / PhysRevD.70.093009 . S2CID 118616267 .
- Demir, Durmus A .; Kane, Gordon L .; Wang, Ting T. (2005). "La extensión mínima U (1) ′ del MSSM". Physical Review D . 72 (15012): 015012. arXiv : hep-ph / 0503290 . Código bibliográfico : 2005PhRvD..72a5012D . doi : 10.1103 / PhysRevD.72.015012 .
- Dittmar, Michael; Nicollerat, Anne-Sylvie; Djouadi, Abdelhak (2004). "Estudios Z ′ en el LHC: una actualización". Physics Letters B . 583 (1–2): 111–120. arXiv : hep-ph / 0307020 . Código Bibliográfico : 2004PhLB..583..111D . doi : 10.1016 / j.physletb.2003.09.103 . S2CID 15749848 .
- Emam, W .; Khalil, S. (2007). "Fenomenología de Higgs y Z ′ en la extensión B - L del modelo estándar en el LHC". Physical Europea Diario C . 522 (3): 625–633. arXiv : 0704.1395 . Código Bibliográfico : 2007EPJC ... 52..625E . doi : 10.1140 / epjc / s10052-007-0411-7 . S2CID 18985438 .
- Erler, Jens (2000). "Modelos quirales de supersimetría de escala débil". Física B nuclear . 586 (1): 73–91. arXiv : hep-ph / 0006051 . Código Bibliográfico : 2000NuPhB.586 ... 73E . doi : 10.1016 / S0550-3213 (00) 00427-2 . S2CID 16728305 .
- Everett, Lisa L .; Langacker, Paul; Plumacher, Michael; Wang, Jing (2000). "Espectros supersimétricos alternativos". Physics Letters B . 477 (1–3): 233–241. arXiv : hep-ph / 0001073 . Código Bibliográfico : 2000PhLB..477..233E . doi : 10.1016 / S0370-2693 (00) 00187-8 . S2CID 16294141 .
- Fajfer, S .; Cantante, P. (2002). "Restricciones en acoplamientos pesados Z ′ de Δ S = 2 B - → K - K - π + decaimiento". Physical Review D . 65 (17301): 017301. arXiv : hep-ph / 0110233 . Código Bibliográfico : 2002PhRvD..65a7301F . doi : 10.1103 / PhysRevD.65.017301 . S2CID 117080415 .
- Ferroglia, A .; Lorca, A .; van der Bij, JJ (2007). "La Z ′ reconsiderada". Annalen der Physik . 16 (7–8): 563–578. arXiv : hep-ph / 0611174 . Código Bibliográfico : 2007AnP ... 519..563F . doi : 10.1002 / yp.200710249 . S2CID 17347199 .
- Hayreter, Alper (2007). "Firmas Dilepton de familia no universal U (1) ′". Physics Letters B . 649 (2-3): 191-196. arXiv : hep-ph / 0703269 . Código bibliográfico : 2007PhLB..649..191H . doi : 10.1016 / j.physletb.2007.03.049 . S2CID 16059648 .
- Kang, Junhai; Langacker, Paul (2005). "Límites de descubrimiento Z ′ para modelos supersimétricos E 6 ". Physical Review D . 71 (35014): 035014. arXiv : hep-ph / 0412190 . Código bibliográfico : 2005PhRvD..71c5014K . doi : 10.1103 / PhysRevD.71.035014 . S2CID 9649745 .
- Morrissey, David E .; Wells, James D. (2006). "La tensión entre la unificación de acoplamiento de calibre, la masa del bosón de Higgs y un origen de ruptura de calibre del término μ supersimétrico". Physical Review D . 74 (15008): 15008. arXiv : hep-ph / 0512019 . Código bibliográfico : 2006PhRvD..74a5008M . doi : 10.1103 / PhysRevD.74.015008 . S2CID 119467594 .
enlaces externos
- The Z ′ Hunter's Guide , una colección de artículos y charlas sobre la física Z ′
- Física Z ′ en arxiv.org