recent clfv measurements and new physics searches at
play

Recent CLFV measurements and New Physics searches at BESIII Tao Luo - PowerPoint PPT Presentation

Recent CLFV measurements and New Physics searches at BESIII Tao Luo (luot@fudan.edu.cn) (for the BESIII Collaboration) Fudan University CLFV2019 @ Fukuoka, Japan, 17-19 June 2019 Beijing Electron Positron Collider (BEPCII) Working energy


  1. Recent CLFV measurements and New Physics searches at BESIII Tao Luo (luot@fudan.edu.cn) (for the BESIII Collaboration) Fudan University CLFV2019 @ Fukuoka, Japan, 17-19 June 2019

  2. Beijing Electron Positron Collider (BEPCII) • Working energy range: 2.0 ~ 4.6 GeV � 2 ~ 4.9 GeV from 2019 � • Double-ring structure • First collision in 2008, physics run started in 2009 Design luminosity: 1 x 10 33 cm -2 s -1 @ • 1.89GeV • Achieved luminosity: 1 x 10 33 cm -2 s -1 @ 1.89GeV (Apr. 5, 2016) � ����������������������������������������������������������������������������

  3. BESIII detector 1 T SC magnet Magnet Yoke MUC- µ ID TOF Position resolution: 2cm Barrel time resolution: 70 ns (Barrel) PID: 3 s K/ p separation for 1 m TOF P<0.7GeV/c@90 � Be beam (Barrel) CGEM-IT is pipe being built & placed here MDC Position resolution: 120 µ m Energy resolution: 2.5% (Barrel) @ 1.0GeV/c Momentum resolution: 0.5%@1.0GeV/c EMC Position resolution: 8mm (Barrel) Int. J. Mod. Phys. A24, 377 (2009); NIM A614, 345 (2010) All subdetectors are in very good status! � ����������������������������������������������������������������������������

  4. BESIII Collaboration 14 countries 67 institutions ~500 members ������� � ����������������������������������������������������������������������������

  5. BESIII Dataset � ����������������������������������������������������������������������������

  6. Outline • Charged lepton flavor violation (CLFV) and prospects at BESIII • Other New Physics searches at BESIII • Highly Suppressed EM process • Suppressed FCNC processes • Invisible Decays • Dark Photon searches • Baryon Number Violation • Lepton Number Violation • Summary ���������������������������������������������������������������������������� �

  7. CLFV in charmonium decay • CLFV processes are highly suppressed in the SM ℳ~#(10 '() ) • Possible enhancement by NP models ��� ��������� �� � ��� ���������� ����� ���� ü SUSY ����� �������� ����� ������������ ����� �� ü Heavy Neutrinos ����������� �������� ��� ��� �������� ü Extended higgs models ü …… ���������������������������������������������������������������������������� �

  8. CLFV measurement at BESIII (I) �� y à � µ report on CLFV2016 ��������������������� • Select events with back-to-back charged tracks and no obvious extra EMC response • Dominant backgrounds: ! / " → # + # −, ! / " → $ + $ −, !" → % + % −, !" → & + & −, # + # − → ' # + # −, # + # − → ' $ + $ − ���������������������� ( )*+ = 4.75 ± 1.09 ���������������������������������������������������������������������������� �

  9. CLFV measurement at BESIII (II) �������������������� ! �� " " ������ ���������������������������������������������������������������������������� ��

  10. CLFV prospects at BESIII (III) ������������������ • The sensitivity to c c0 à µ t and c c0 à e t could reach (1-3) × 10 -7 . • The sensitivity to h c à µ t and h c à e t could reach (2-5) × 10 -7 . ���������������������������������������������������������������������������� ��

  11. Highly Suppressed EM processes �� y à f e + e - ���������������������� • Within the SM, the partial widths from the leading EM and mixed loop processes are predicted to be at a level of 10 −6 and 10 −9 keV, respectively, corresponding to branching fractions at the order of 10 −8 and 10 −11 . • If there is a new particle involved in the intermediate process, such as a dark photon with amass of several MeV/c 2 or a glueball with certain quantum numbers, the contribution from Fig. 1(b) may be enhanced to an observable level. • Any deviations from the predictions à NP BSM ���������������������������������������������������������������������������� ��

  12. Highly Suppressed EM processes �� y à f e + e - ���������������������� ���������� � � � ��������� �� �� ���������������������������������������������������������������������������� ��

  13. Suppressed FCNC processes (I) �� y / y ’ à � � e + e - �������������������������� • FCNCs are forbidden at the tree level due to the Glashow-Iliopoulos-Maiani (GIM) mechanism, sensitive to NP. • The decay branching fraction for this kind of rare process is expected to be of order 10 −10 to 10 −13 in the SM. • Many new physics models, such as the topcolor models, the minimal supersymmetric standard model with R-parity violation, and the two Higgs doublet model, predict the decay branching fractions can be enhanced by 2 or 3 orders of magnitude. • Search for FCNC à ideal opportunity to study nonperturbative QCD effects and search for NP ���������������������������������������������������������������������������� ��

  14. Suppressed FCNC processes (I) �� y / y ’ à � � e + e - �������������������������� ���� y / y ’ à � � e + e - �������������� �� �� • No evidence of NP in this decay channels. Will be updated using larger data samples ���������������������������������������������������������������������������� �� ���������������������� ������������ ������������������ ����������������������

  15. Suppressed FCNC processes (II) # ̅ # ̅ y ' à Λ " % e + e - ���� ��������������������� �� y ' à Λ " % e + e - ��������� �� �� • FCNCs are forbidden at the tree level due to the Glashow-Iliopoulos-Maiani (GIM) mechanism, sensitive to NP. • No evidence of NP in this decay channel. ���������������������������������������������������������������������������� ��

  16. Suppressed FCNC processes (III) D à ��� ' � e + e - ���������������������� • No evidence of NP in these decay channels. �������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ��

Recommend


More recommend