Standart ve süpersimetrik modellerde bazı bc bozunum kanallarının incelenmesi
Investigation of some bc decay channels in standard and supersymmetric models
Yazar: YAĞMUR ERKUZU
Danışman: DOÇ. DR. KAZEM AZİZİ ; PROF. DR. SEHBAN KARTAL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fizik = Physics ; Standart model = Standard model ; Süpersimetri = Supersymmetry

Özet:
Bu tezde; B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? geçişleri Standart Model ve Süpersimetrik teorilerde incelenmektedir. D mezonu; c ve d kurkları içerirken, D_s mezonu ise c ve s kuarkların birleşiminden oluşmaktadır. Bu tip geçişlerin analizleri sözde-skaler (pseudoskaler) D_(s(d)) mezonunun doğası ve içindeki etkileşmeler hakkında önemli bilgiler verebilir. Bu geçişlerin form faktörleri, Yük-Parite ve Zaman İhlalleri'nin araştırılmasında kullanılabilir. Bu durum B_c ve D_(s(d)) mezonların leptonik bozunma sabitleri ve V_tq ( q= d,s,b) Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matris elemanlarının daha hassas hesaplanması için yeni bir çerçeve sağlayacaktır. Kuark seviyesinde B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? süreçleri ilmek seviyeli b?s (d) l^+ l^-/?? ? geçişleri ile tanımlanır. Bu nedenle, olası dördüncü aile, süpersimetrik parçacıklar, ekstra boyutlar ve hafif karanlık madde Çeşni Değiştiren Yüksüz Akım geçişlerine katkıda bulunabilir. Hesaplamalar gösterir ki böyle bozunum kanalları yeni fiziğie duyarlıdır. Bu nedenle bu bozunumların Standart Model Ötesi parametreleri sınırlaması beklenmektedir.Parçacık Fiziği'nde, evrenin atom altı yapısı ile ilgili bildiğimiz her şey Standart Model içerisinde yer almaktadır. Bu model, maddeyi meydana getiren, temel parçacıkları ve bunları bir arada tutan kuvvetleri tanımlamaktadır. Standart Model öngörülerinin çoğu deneylerle hassas bir şekilde doğrulanmıştır. Ancak, büyük başarılarına rağmen Standart Model'in hala yanıtlayamadığı bazı sorular vardır. Bunlar; Kütle Çekimi, Higgs Problemi, Karanlık Madde, Karanlık Enerji vb. Bu soruların çözülmesi için yüksek enerjilerde geçerli olacak ve düşük enerjilerde Standart Model'e dönüşecek yeni modeller ortaya atılmıştır. Günümüzde, Standart Model Ötesi teorilerin en önemlilerinden biri Süpersimetrik Modeller'dir. Süpersimetrik modellere göre her fermiyona karşılık bir bozon ve her bozona karşılık bir fermiyon vardır. SM'i test etmek ve Standart Model Ötesi teorilerin var olup olmadığını ispatlamak dolaylı yolla çeşitli bozunumları inceleyerek mümkün olabilmektedir. Semileptonik B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? geçişleri bu amaç için kullanılabilir. B_c farklı yük ve çeşnili iki ağır kuark içeren tek mezondur. Bu nedenle B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? geçişlerinin bozunum özelliklerinin yüksüz mezonların çeşnilerinden farklı olması beklenmektedir. Standart Model'de B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? bozunumları ağaç seviyesinde yasaklanmıştır ve sadece bir ilmek diyagramı ile en düşük mertebede meydana gelir. Bu tezde, B_c ? D_(s(d)) l^+ l^-/?? ? geçişlerini hem Standart Model hem de Süpersimetrik Modeller'de inceledik. Özellikle, üzerinde düşünülen kanallarla ilişkili diferansiyel dallanma oranı ve toplam dallanma oranını hesapladık. Ayrıca, düşünülen fiziksel gözlemlenebilirler üzerinde bu iki modelin öngörülerini karşılaştırdık.

Abstract:
In this thesis, the B_c ?D_(s(d)) l^+ l^-/?( ?) ? transitions have been investigated in the framework of the Standard Model and Supersymmetric theories. While D mesons are containing c and d quarks, D_s meson consist of a combination of c and s quarks. Analyses of such types transitions can give important information about the nature of the pseudoscalar D_s meson and the strong interactions inside it. The form factors of these transitions could be used in the study of Charge-Parity and Time violations. This situation will provide a new framework for more sensitive calculations of the leptonic decay constants of B_c and D_(s,d) mesons as well as V_tq ( q= d,s,b) Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix elements. The B_c ?D_(s(d)) l^+ l^-/?( ?) ? processes is defined via loop level b ?s (d) l^+ l^-/?( ?) ? transitions at quark level. Hence, fourth generation of quarks, supersymmetric particles, extra dimensions and light dark matter might contribute to these flavour changing neutral current transitions. Calculations show that such decay channels are sensitive to the new physics, so these decays are expected be used to restrict the parameters of the models beyond the standard model.In Particle Physics, everything that we know about the sub-atomic structure of the universe up to now is located within the Standard Model. This model describes fundamental particles which make up matter and the forces that hold particles together. Most of the predictions of Standard Model were confirmed sensitively by the experiments. However, there are some questions that Standard Model has not answered yet, despite the great achievements of Standard Model. To solve these problems which are the gravitational, Higgs problems, Dark matter, Dark energy and so on, new models that will be valid at high energy and will turn into Standard Model at low energy were proposed. In present, one of the most important theories beyond the Standart model is supersymmetry. According to Supersymmetric Models, there exists a corresponding boson for every fermion and a corresponding fermion for every boson. It may be possible by examing various decays to test the Standard Model and to proof the existance of theories of Beyond the it, indirectly. Some of the decay channels, which can be used for this aim, are the semileptonic B_c ?D_(s(d)) l^+ l^-/?( ?) ? transitions. The B_c is the only meson containing two heavy quarks with different charges and flavours. So B_c ?D_(s(d)) l^+ l^-/?( ?) ? transitions are expected to be different than the neutral mesons. The rare B_c decays are forbidden at the tree levels at the Standard Model and occur in the lowest order loop diagram. In thesis, we investigate the B_c ?D_(s(d)) l^+ l^-/?( ?) ? transitions in both Standard and Supersymmetric Models. In particular, we calculate the differential branching ratio and total branching ratio related to the channels under consideration. We also compere the predictions of these two models on the considered physical observables.