Les détecteurs des mésons B Y.Karyotakis Novembre-Décembre 98 Lausanne.

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1 Les détecteurs des mésons B Y.Karyotakis Karyotakis@lapp.in2p3.fr Novembre-Décembre 98 Lausanne

2 Y.Karyotakis2 La violation de CP et les mésons B Cronin :.....at some tiny level there is a fondamental asymmetry between matter and antimatter..... Dans l’univers la quantité de la matière domine celle de l’antimatière Où est passé l’antimatière ?? Trois conditions pour générer une asymétrie Violation du nombre baryonique Violation de C et CP Départ de l'équilibre thermique

3 Y.Karyotakis3 La violation de CP Tous les neutrinos sont gauches ( v \\ s) et les antineutrinos droits (v // s) L’image d’un neutrino dans un miroir n’existe pas !!!! L’interaction faible viole au maximum la parité mais elle viole aussi C !!! par contre CP semble conservée

4 Y.Karyotakis4 La violation de CP En 1964 Cronin et al. découvrent la violation de CP. C : Conjugaison de charge P : Inversion des coordonnées spatiales T : Inversion du temps CPT est conservée par toutes les théories de champ (Impossible de construire une théorie de champs qui viole CPT) La violation de CP est elle un accident dans le secteur des Kaons ????

5 Y.Karyotakis5 Comment définir la charge positive ???? C’est la charge emportée par le lepton de la désintégration En effet K L se désintègre en semi leptonique avec Br=39% CP fait passer d’un état à l’autre Rapports de branchements identiques mais Br(b) > Br(a) ( b/a) 3.3 10 -3

6 Y.Karyotakis6 Le modèle standard et la violation de CP Le problème est aussi lié à la génération des masses Matrice CKM W q1q1 q2q2 V q1 q2 W V* q1 q2

7 Y.Karyotakis7 Avec 3 familles nous avons 3 angles et une phase Cette phase est à l’origine de la violation de CP Parametrisation de Wolfenstein La matrice est unitaire V + V=1 et VV + =1 6 relations d’unitarité, triangles dans le plan complexe

8 Y.Karyotakis8 La violation de CP est très bien étudiée dans le système de K. Exp : NA31,E731, NA48, CPLEAR, KTeV A cause des incertitudes théoriques, peu de contraintes pour le modèle standard actuellement. Les mésons B offrent le meilleur terrain pour l’étude de la violation de CP

9 Y.Karyotakis9 Les cotés du triangle sont mesurés par les expériences au LEP et CLEO à Cornel. Les incertitudes théoriques limitent encore la précision Il est nécessaire de bien mesurer les angles  directement Très grande activité expérimentale pour les prochaines années CLEO / Cornellp HERA-B / DESY BaBar / SLACpp 2TeV CDF, D0, BTEV / FermiLab BELLE / KEKpp 15TeV LHCB, ATLAS, CMS / CERN

10 Y.Karyotakis10 Comment mesure- t- on la violation de CP ? Violation de CP directe : ex : Violation de CP indirecte dans le mélange : Leptons de même signe l + l + et l - l - Violation de CP dans l'interférence entre oscillation et la désintégration : –Mesurer l’asymétrie

11 Y.Karyotakis11 Asymétrie intégrée dans le temps Elle peut être mesurée par les expériences sur collisionneurs pp Mais à l’ Y(4S) les B’s sont produits dans un état cohérent : et Il faut donc mesurer l’intervalle de temps ou la distance entre les deux B’s !!!! Pour mesurer la violation de CP nous avons besoin : Identifier et reconstruire un B 0 Mesurer t 1 -t 0 ou t 1 -t 2 Identifier la saveur du B 0 à t 0 avec l’autre B

12 Y.Karyotakis12 Evénment générique pour mesurer les angles du triangle B0B0  J/  KSKS   B0B0 K-K- D d zz d t0t0 t1t1 t2t2

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14 Y.Karyotakis14 La section efficace de production des B et très différente en fonction de l’énergie et le collisionneur.  =1.07 nb pour l’Y(4S)  =6 nbau Z  = 500  bau LHC On doit pondérer la section efficace avec, la luminosité, l’efficacité de détection, et le niveau de bruit de fond Les usines à B: Luminosité élevée, L=3 x10 33, environnement propre,  =15% et bruit ~8% pour Pour un effet à 3  sur l’asymétrie il faut 3x10 7 B 0

15 Y.Karyotakis15 HERA B ATLAS, CMS, LHCB CDF, D0, BTeV CLEO BABAR BELLE Section efficace de production de b

16 Y.Karyotakis16 Le détecteur idéal doit : couvrir tout l’angle solide détecter toutes les particules et les identifier e, , p, , K mesurer l’impulsion, l’énergie, et localiser les vertex de désintégration / production déclenchement et DAQ, rapides redondance

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19 Y.Karyotakis19 BaBar @ SLAC

20 Y.Karyotakis20 Cahier de charges pour les détecteurs à l’ Y(4s) Mesure de la distance entre les 2 B’s ----> Accélérateur asymétrique Tagging des B ---> Identification de , k, leptons Reconstruction d’un B --> très bonne mesure de l’ impulsion et l’énergie des neutres jusqu’à faible énergie

21 Y.Karyotakis21 Énergie dans le centre de masse 10.580 GeV Deux anneaux 9.0 GeV e - et 3.109 GeV e + Luminosité L = 3 x 10 33 cm -2 s -1 Circonférence 2219m Nombre de paquets 1658 distants de 1.26m Courant 0.986 A et 2.140 A