Eleftheria Malami, promovenda aan het Nikhef, verdedigt haar proefschrift woensdag 6 november 2024 om 13.45 aan de Vrije Universiteit Amsterdam.
“The Beauty of Flavour Physics – B Meson Decays: Do They Reveal New Physics?”
Deze dissertatie bespreekt benchmark-vervalprocessen van $B$-mesonen, die uitstekende instrumenten zijn voor het testen van de theorie van het Standaardmodel van de deeltjesfysica en het verkennen van Nieuwe Natuurkunde-effecten. Een centraal onderdeel van onze analyse is de verkenning van de schending van de CP-symmetrie, waarbij C staat voor lading (charge) en P voor pariteit (oftewel ruimte-inversie). Omdat CP-schending zich op verschillende manieren manifesteert, verkennen we dit onderwerp door de vervalprocessen in categorieën in te delen op basis van hun dynamiek en vervolgens elke categorie afzonderlijk te bestuderen.
De eerste categorie betreft vervalprocessen die worden gedomineerd door boom-topologieën, hoewel ook pinguïn-topologieën (lussen) een rol spelen. Belangrijke voorbeelden zijn de $B^0_d \to J/\psi K^0_S$- en $B^0_s \to J/\psi \phi$-modi. Deze vervalprocessen zijn van groot belang voor het onderzoeken van parameters die samenhangen met het fenomeen van $B^0_q$-$\bar{B}^0_q$-mixing. We hebben methoden voorgesteld om de bijdragen van pinguïndiagrammen goed te integreren in de analyse van deze mengparameters. Er zijn ook vervalprocessen die zuivere boom-overgangen zijn, zoals het $B_s \to D_s^{\pm} K^{\mp}$-systeem en de daarmee samenhangende modi. Deze vervalprocessen maken het mogelijk om de hoek $\gamma$ van de Unitariteitsdriehoek theoretisch nauwkeurig te bepalen. Door experimentele gegevens te gebruiken, hebben we raadselachtige patronen in deze vervalprocessen onthuld die mogelijke voetafdrukken van Nieuwe Natuurkunde zouden kunnen zijn. We hebben een modelonafhankelijke analyse gepresenteerd om dergelijke Nieuwe Natuurkunde-effecten te verklaren. Een andere categorie omvat vervalprocessen die worden gedomineerd door pinguïndiagrammen, zoals de $B \to \pi K$-kanalen. We hebben de lang bestaande raadselachtige patronen in de gegevens binnen dit systeem behandeld en correlaties tussen belangrijke waarneembare grootheden besproken. We hebben strategieën voorgesteld om deze intrigerende gevallen verder te onderzoeken en de parameters die de raadselachtige effecten beschrijven optimaal te bepalen. Deze strategieën kunnen worden toegepast in toekomstige precisie-experimenten in de $B$-fysica. Tot slot zijn er vervalprocessen die voortkomen uit elektrozwakke pinguïndiagrammen en doos-topologieën, zoals de leptonische $B^{0}_{(s)} \to \mu^{+} \mu^{-}$-modi, die ook een rijke fenomenologie hebben met betrekking tot CP-violatie. Dit zijn zeer zeldzame processen in het Standaardmodel. In onze analyse hebben we deze interessante modi gebruikt als een mannier om naar Nieuwe Natuurkunde te zoeken.
Door de hele dissertatie heen hebben we opwindende nieuwe perspectieven besproken om CP-violatie verder te onderzoeken. Het vergelijken van onze theoretische voorspellingen met experimentele metingen stelt ons in staat om de quarksector van het Standaardmodel te testen en te zoeken naar natuurkunde buiten het Standaardmodel, wat het belang van synergieën tussen theoretici en experimenteel fysici onderstreept. Spannende tijden liggen voor ons als we de periode van de hoogste precisie in de $B$-fysica ingaan. Met onze theoretische analyses en methoden kunnen we uiteindelijk Nieuwe Natuurkunde identificeren en nieuwe bronnen van CP-violatie onthullen, wat nieuwe horizonten opent binnen het veld van de deeltjesfysica.
“The Beauty of Flavour Physics – B Meson Decays: Do They Reveal New Physics?” (pdf)
De promotie vindt plaats in het auditorium van de Vrije Universiteit Amsterdam, De Boelelaan 1105, 1081 HV, Amsterdam
Meer informatie en een link naar de livestream op de website van de Vrije Universiteit Amsterdam.
Promotoren: prof. dr. R. Fleischer en prof. dr. M.H.M. Merk
Contact: emalami@nikhef.nl