Leon 1

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Évidences expérimentales de la violation de CP
dans les désintégrations des mésons neutres

• Leçon 1
• introduction générale et démarche historique
• formalisme de lévolution dun système méson -
  antiméson neutre
• résultats expérimentaux concernant le système
• Leçon 2
• résultats expérimentaux concernant le système
• résultats expérimentaux concernant le système
• interprétation dans le Modèle Standard
  Électrofaible
• la matrice CKM et le triangle dunitarité

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Évidences expérimentales de la violation de CP
dans les désintégrations des mésons neutres
3
Axiome CPT est une symétrie parfaite pour
toutes les interactions. La nature est décrite
par une théorie des champs locale invariante pour
les transformations de Lorentz comme le Modèle
Standard et la plupart de ses extensions

• C, P, T symétries parfaites dans les
  interactions fortes, électromagnétiques et
• gravitationnelles
• C, P violés de façon maximale par les
  interactions faibles
• CP symétrie non prise en défaut par la plupart
  des interactions faibles
• Deux évidences expérimentales de la violation de
  CP
• certaines désintégrations des systèmes de mésons
  
• certaines désintégrations des systèmes de mésons

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(No Transcript)
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1947 Découverte expérimentale du
1953 Schéma de Gell-Mann et Nishijima
étrangeté
Létrangeté est conservée dans les interactions
fortes et violées dans les interactions
faibles. K0 et autres hadrons produits par paires
par interaction forte et désintégration faible
(lente).
1955 Modèle de Gell-Mann et Pais

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Modes de désintégration
7
Valeurs et vecteurs propres de S et de CP
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1956 Découverte du par Landé, Lederman
et al. au BNL
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Oscillations
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Découverte de la violation de CP (1964)
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1964 Mise en évidence de la violation de CP.
Christenson, Cronin, Fitch , Turlay
Détecteur à deux bras spectrométriques à lAGS de
BNL Distance cible détecteur
Distribution de masse invariante m
des deux produits chargés supposés être des
dans les désintégrations
Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 138
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Expérience de Christenson et al. résultats
Distribution angulaire cos q entre impulsions
initiale et finale en fonction de la masse
invariante
Excès dévénements vers lavant au dessus du
bruit 459 sur un total de 22 700 Aucun modèle
de désintégration en trois corps ne peut
expliquer le pic vers lavant.
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Le modèle de Kobayashi - Maskawa de la violation
naturelle de CP dans le Modèle Standard (1973)
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1973 Modèle de Kobayashi-Maskawa explique la
violation de CP par une 3me famille de quarks
Prédit par GIM en 1970
Mélange entre états propres de la masse et de
linteraction faible Matrice de rotation unitaire
CKM 3 angles de rotation et une phase non
triviale
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1973 Modèle de Kobayashi - Maskawa explique la
violation de CP par la valeur non - nulle de la
phase non triviale.
1974 découverte du J/y et du quark c par
Richter et al. et par Ting et al. 1976
découverte du U et du quark b par Lederman et
al. 1995 découverte du quark t
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Formalisme du mélange entre mésons
1 - Hamiltonien effectif, valeurs et vecteurs
propres
1 - Hamiltonien effectif, valeurs et vecteurs
propres 2 - Oscillations 3 Désintégrations 4 -
Les modes de violation de CP
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Interprétation des termes des matrices de
lhamiltonien effectif
Terme dabsorption
Terme de dispersion
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(No Transcript)
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1 - Hamiltonien effectif, valeurs et vecteurs
propres 2 - Oscillations 3 Désintégrations 4 -
Les modes de violation de CP
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Notation et principes généraux des calculs
Valeurs et vecteurs propres de la vie moyenne
Notation
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Évolution temporelle
Amplitude
Taux et asymétries
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Amplitudes
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Taux
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1 - Hamiltonien effectif, valeurs et vecteurs
propres 2 - Oscillations 3 Désintégrations 4 -
Les modes de violation de CP
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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1 - Hamiltonien effectif, valeurs et vecteurs
propres 2 - Oscillations 3 Désintégrations 4 -
Les modes de violation de CP
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Les phases dans la désintégration vers des états
finals conjugués de CP
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Violation directe ou violation dans la
désintégration vers des états finals conjugués de
CP.
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Violation indirecte ou violation dans le mélange
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Interférence entre violations directe et
indirecte vers le même état fCP
Absence de violation indirecte
Absence de violation directe
34
Interférence entre violations directe et indirecte
Taux
35
Interférence entre violations directe et indirecte
Asymétrie
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(No Transcript)
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Masses et vies moyennes
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Expérience CPLEAR au CERNannihilations proton -
antiproton au repos Violation dans le mélange
dans le mode semi-leptonique
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CPLEAR Violation dans le mélange dans le mode
semi-leptonique
40
Recherche de violation directe dans la
désintégration
Amplitudes partielles deux états disospin dans
létat final
deux modes dinteractions fortes
41
Amplitudes de désintégration vers létat final p
p tenant compte des effets disospin
42
Paramètres mesurables pour mesurer la violation
directe de CP
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Paramètres mesurables comment détecter la
violation directe dans la désintégration de la
violation indirecte, due au mélange
44
Vertex secondaire
Étiquetage étrangeté
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CPLEAR
Moyenne PDG
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Expériences NA48 au SPS du CERN et KTeV au
Tevatron du FNAL
MOTIVATION
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Originalité du faisceau de lexpérience NA48 au
SPS du CERN
48
Bloc de matière  régénérateur
Problème pratique contamination par
régénération incohérente
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La méthode de KTeV au Tevatron du FNAL
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Évidence expérimentale de la violation directe de
CP ou violation dans la désintégration
51
Indirecte - mélange
Directe - désintégration
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Courant chargé Génération différente
Courant neutre deuxième ordre
55
KEKB au KEK
PEP-II au SLAC
Les expériences
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Désintégration des paires cohérentes
57
Désintégration et étiquetage des paires cohérentes
58
Étiquetage et état final propre de CP ?en or?
59
Signal de violation directe et dinterférence
60
Violation de CP par interférence
Limite sur la violation de CP directe