Morzine, 8 sept Vincent Poireau 1 La situation de la physique des saveurs aujourd’hui Vincent Poireau

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 2 Plan : physique des saveurs ●Physique des saveurs, violation de CP, matrice CKM ●Les expériences en cours ●Sélection de sujets ■Angle  ■Angle  ■Oscillation B s ■Spectroscopie

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 3 Violation de CP ●Où est passé l’antimatière ? Qu’est-ce qui explique l’asymétrie matière-antimatière dans l’univers ?? ●La violation de CP ( = CP) est nécessaire ●Dans le Modèle Standard, la violation de CP est présente si il y a (au moins) 3 générations de quarks ■Et c’est le cas ! ●Cependant l’amplitude de cette violation au sein du modèle standard n’est pas suffisante pour expliquer l’asymétrie matière- antimatière ■Nécessite d’autres couplages (inconnus à ce jour) violant CP !  Nouvelle physique !! Propriété de la matière Propriété de l’antimatière CP

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 4 Violation de CP ●Les modèles de nouvelle physique sur le marché contiennent tous des nouveaux paramètres de saveur ■Exemple : la supersymétrie apporte 43 paramètres CP ●Si la nouvelle physique est à l’échelle du TeV, ces effets doivent être observés en physique des saveurs ! ■La physique des saveurs complémente la recherche de nouvelles particules à hautes énergies ●L’étude de la physique des saveurs et de la violation de CP nécessite des mesures de précision à haute luminosité ■Usines à B ■Collisionneurs hadroniques ●Ces expériences s’intéressent tout particuliérement au secteur des mésons B ■Mésons B = particules constituées de deux quarks, dont l’un est le quark b ■Ex : B + = bu, B 0 = bd, B s 0 = bs, …

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 5 Matrice CKM ●Les quarks changent de saveur par interaction faible (boson W) ■Exemple : ●Matrice CKM (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa) ●La matrice peut être visualisée comme un triangle ■Si CP  triangle non nul ●But : surcontraindre le triangle en mesurant par plusieurs méthodes indépendantes les côtés et les angles ■Incohérence = nouvelle physique ! d u W + V ud (0,0) (ρ,η) (1,0) γ β α triangle d’unitarité du secteur des B =

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 6 Usines à B ●Deux usines à B: Babar (USA) et Belle (Japon) ●Collisions e + e -   (4S)  BB ●Babar s’est terminé début 2008, Belle tourne encore 475 millions de BB !

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 7 Collisionneurs hadroniques ●Expériences CDF et D0 (USA) ●Collisions pp, production de tous les types de B (B u, B d, B s, B c ) ●Prise de données jusqu’en 2010 CDF

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 8 Sélection (très) restreinte de sujets de physique

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 9 Angle  ●Mesure la plus « simple » et la plus précise ●Utilisation par ex. du « mode en or » B  J/ψ K S ●Violation de CP dans l’interférence via les désintégrations avec ou sans mélange B 0 -B 0 ●Dernière mesure (BaBar) : B0B0 b s c c d KSKS J/ψ W

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 10 Mesure de l’angle  ●Angle  accessible grâce à l’interférence de 2 diagrammes ●Utilise des états finals communs au D 0 et D 0 ■Plusieurs techniques complémentaires possibles ●Dernière mesure (Babar + Belle) : Diagramme supprimé V cb B-B- K-K- bc D0D0 B-B- D0D0 b u K-K- Diagramme favorisé |V ub |e i 

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 11 Oscillation des mésons B s ●Oscillation matière-antimatière extrémement rapide ■Très difficile à détecter ●Observée récemment dans CDF ■3000 milliards d’oscillation par seconde ! ●Mesure cohérente avec ce qui était attendu Nouvelle physique ? ?

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 12 Spectroscopie ●Avant 2003 : tous les hadrons (particules constituées de quarks) connus sont formés de 2 ou 3 quarks  qq ou qqq ●Depuis 2003, découverte d’un grand nombre de hadrons qui ne colle pas avec le modèle simple des quarks ■D s0 (2317), D s1 (2460), X(3872), Z(3930), X(3940), Y(4260), Y(4660), Z(4430), … ●De quoi sont constituées ces particules ? ■Modèle simple des quarks à revoir ? ■4 quarks qqqq ? ■Composition hybride qq + gluon ? Boule de glue ? ■Etat « moléculaire » ? ■…■…

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 13 Spectroscopie ●Un exemple récent : le Z(4430) vu dans B→Z - K, Z - →ψ(2S)π - par Belle ●Petite révolution car premier état exotique chargé ■Ce ne peut donc pas être un état cc ■Pourrait être un état ccud ●Cet été : BaBar effectue la même analyse ■Traitement plus rigoureux des réflexions possibles et de la structure angulaire  Pas de trace du Z(4430) ! ●Cependant, un grand nombre d’états exotiques reste à comprendre ! BELLE m ψ(2S)π - (GeV/c 2 ) BaBar

Morzine, 8 sept Vincent Poireau 14 Triangle d’unitarité ●Résumé ●Toutes les mesures sont cohérentes entre elles ■Pas de trace de nouvelle physique pour le moment ! ●Mais il faut maintenant effectuer des mesures plus précises ■LHCb !