Scopo
dell'esperimento BaBar
Violazione di CP
nei decadimenti del mesone B: motivazione e storia
Per verificare il Modello Standard ("MS", il corrente modello teorico che descrive le interazioni deboli e forti), e' necessario misurare la violazione della simmetria CP (Coniugazione di carica e Parita'). Misure ridondanti di violazione di CP permettono di verificare l'esistenza di tre famiglie di quark e di sondare la presenza di fisica oltre cio' che e' predetto dal MS.
A questo scopo, vengono studiati i decadimenti dei mesoni che hanno un quark "bottom" e un quark "up" o "down" (chiamati B+ e B0). Le corrispondenti anti-particelle sono chiamate B- e anti-B0. Questi mesoni sono interessanti poiche' permettono di studiare contemporaneamente tre elementi della matricedi mescolamento dei quark VCKM (Vub, Vcb, and Vtd) e presentano violazione di CP significativa in alcuni
dei loro decadimenti.
Dal 1980, per venti anni, gli esperimenti
CLEO, all'acceleratore di particelle CESR a Cornell (USA) e ARGUS,
all'acceleratore DORIS-II a DESY (Germania), hanno prodotto molte
coppie B0-antiB0 e B+B- e hanno misurato
i valori assoluti degli
elementi della matrice VCKM.
Essi hanno inoltre scoperto il mixing tra
mesoni B0
e anti-B0.
La violazione di CP nei decadimenti del B puo' essere osservata principalmente misurando il tempo che intercorre tra la produzione e il decadimento dei mesoni, cosa che gli esperimenti CLEO e ARGUS non potevano fare. Per questo motivo due nuovi esperimenti furono costruiti: Belle a KEK (Giappone) e BaBar a SLAC (USA), agli acceleratori KEK-B e PEP-II rispettivamente. In questi acceleratori vengono fatti collidere elettroni e positroni di energia differente. Come risultato, i mesoni B prodotti percorrono una distanza misurabile sperimentalmente prima di decadere.
Entrambi gli esperimenti sono iniziati nel 1999 e nel 2001 hanno misurato la violazione di CP in un decadimento particolarmente sensibile, B0->JpsiKs.Da allora la violazione di CP e' stata osservata in molti altri decadimenti e gli elementi della matrice VCKM sono stati determinati con grande accuratezza. Tutto questo ha confemato che esistono solo tre famigle di quark e che il MS descrive accuratamente le interazioni deboli al livello di precisione raggiunto dalle misure. Nondimeno, c'e' ancora molto da imparare in questo campo, sia in termini di raggiungere una accuratezza maggiore nelle misure dei parametri del MS sia in termini di cercare deviazioni dalle sue predizioni dovute alla presenza, per esempio, di nuove particelle mai osservate prima.
Inoltre, la luminosita' estremamente alta raggiunta dall'acceleratore PEP-II, fornisce all'esperimento BaBar grandi campioni di leptoni tau, mesoni charm e charmonio. Questi campioni sono efficientemente ricostruiti da BaBar, che e' altamente competitivo con altri esperimenti dedicati allo studio della stessa fisica.
Per questo motivo, l'esperimento ha pianificato di raccogliere nel 2008 una luminosita' integrata totale di 1ab-1.( i.e. 1,000,000,000 coppie B anti-B).
-Riccardo Faccini, BaBar Physics Analysis Coordinator, 2005-2006