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S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 1 Résonances La violation de CP avec BaBar Premiers résultats de Babar sur la violation de CP 1. Quest ce.

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1 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 1 Résonances La violation de CP avec BaBar Premiers résultats de Babar sur la violation de CP 1. Quest ce que la physique des particules? 2. Quest ce que la violation de CP? 3. Quest ce que BaBar? 4. Premiers résultats Violation de CP, Modèle Standard,matrice CKM, Triangle dunitarité, sin2 (lumière Cerenkov, DIRC)

2 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 2 Physique des particules Recherche de la structure fondamentale de notre univers: Constituants élémentaires Interactions Atomes olécules Réseaux cristallins Solides e- p n

3 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 3 Encore plus élémentaire… Relativité E=mc 2 Méca Quantique=probabilités Avec de lénergie on peut produire des particules (m) Une flopée de nouvelles particules (e, …) Se désintègrent … e,p,n

4 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 4 Le Modèle Standard Notre compréhension ultime (aujourdhui…) Les briques: e e (56) u d c (74) s (64) t (94) b (77) leptons quarks (61) 0 (m=0) +2/3 -1/3 Q masse

5 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 5 MS Leptons Particules élémentaires Les neutrinos ont-ils une masse? Quarks: jamais observés à létat libre, toujours combinés sous la forme (q q q) ou (q qbar):= confinement (pourquoi?) Ex: p=(uud),n=(udd),B 0 =(anti-b d) Permet une classification de toutes les particules observées. Observation de la granularité du proton

6 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 6 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 infinis avec 3 familles Plus (probablement) possible loi de la « simplicité »

7 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 7 Les 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

8 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 8 La physique des particules aujourdhui 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 nest prédite (9) comprendre la masse Des aspects non observés (boson de Higgs) Unification plus générale Gravitation…

9 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 9 Lanti-matière Relativité + Mécanique quantique (Dirac 1930) anti-matière! e- e+ (observé en 1932) Anti-particule= particule allant dans lautre sens (P) et remontant le temps (T) Théorème « CPT » C

10 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 10 Oui mais… 1. À la création de lunivers: particules=anti-particules 2. Notre univers (visible) est composé de matière Ou est passé lanti-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?

11 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 11 C, P et T Recherche des « Lois de la physique » Aidé par les invariances (symétries) Invariance dans le temps Invariance dans lespace … 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 lenvers

12 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 12 Violations C et P nest pas conservé dans les désintégrations faibles (1957): neutrinos T non plus (CPLear 90s) CP? 1964: KL « viole » CP NA48, kTev: K 0 anti-K 0 (cf Louis F.) toujours avec des K…

13 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 13 La violation de CP dans MS Matrice: Non prédit par MS. u d c s t b fréquent Moins fréquent rareTrès rare u c t dVudVcdVtd sVusVcsVts bVubVcbVtb

14 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 14 Matrice « CKM » 4 nombres indépendants 3 angles de « rotation entre familles » 1 nombre complexe C P Kobayashi et Maskawa (en 73) + Cabbibo: « matrice (C)KM » ( connu précisément A assez précisément moins bien connus liés à CP – représentés sur la même figure= «Triangle dUnitarité »

15 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 15 Triangle dunitarité Les mesures jusquà présent : cotés du triangle Avec BaBar on a accès à

16 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 16 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 dautres mesures avec b, c, …

17 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 17 La violation de CP avec Babar Violation de CP dépendant du temps On produit par collision e + e - à 10 GeV un B 0 et un B 0 (« BaBar ») Chacun se désintègre On mesure le temps entre les 2 désintégrations Pour certaines désintégrations rares (qq fois par millions) : N(B 0 f)(t) N( anti-B 0 f)(t) + On a accès à lun des angle du Triangle dUnitarité (on espère aussi mesurer les autres) sin2 sin(.47 t)

18 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 18 Machine asymétrique en énergie Pour mesurer t, le B 0 et anti-B0 ne doivent pas se désintégrer au même endroit on veut un mouvement relatif entre les 2 B 0 s: Accélérateur: e + (9 GeV) e - (3.1 GeV) z 250 microns – OK pour un détecteur au silicium e-e- e+e+ B0B0 B0B0 9 GeV z 3.1 GeV

19 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 19 Voyage au Etats-Unis

20 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 20 SLAC

21 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 21 Laccélérateur (PEPII)

22 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 22 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 laiguille dans la botte de foin.

23 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 1.5T

24 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 24 Le détecteur de silicium

25 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 25 La chambre à dérive

26 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 26 Le calorimètre

27 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 27 Un 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 leffet « 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. Langle douverture du cône dépend de lénergie Énergie+impulsion masse (E 2 =p 2 c 2 +m 2 c 4 )

28 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 28 Principe du DIRC

29 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 29

30 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 30 A quoi ça ressemble? 1 Les barres de quartz

31 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 31

32 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 32

33 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 33 Résultats: asymétrie CP

34 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 34 Toujours compatible avec MS et 0 avenir? Premiers résultats de Babar

35 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 35 Résumé 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 dunitarité sont compatibles avec les cotés et avec 0! À suivre … Mesures de précision du secteur des quarks lourds (b,c)

36 S.Plaszczynski "la violation de CP avec BaBar" 36 La revanche de Pearl-Harbor? La revanche de Pearl-Harbor? Concurrent Japonais : « BELLE » Attention à la contre-attaque!


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