Electromagnetic dipole moments of fermions

I momenti di dipolo magnetico ed elettrico sono proprietà sensibili alle fluttuazioni quantistiche indotte dalle particelle visuali che popolano il vuoto. Per questo motivo, essi sono particolarmente adatti a testare il Modello Standard della fisica delle particelle e a svelare Nuova Fisica nascosta ad alta energia. I g-2 dell’elettrone e del muon sono stati misurati, rispettivamente, con la meravigliosa precisione di 0.24 ppb e 0.54 ppm: essi rappresentano una delle maggiori conferme del Modello Standard e uno delle più grandi conquiste della Teoria dei Campi. Tuttavia, il Modello Standard non spiega materia oscura ed energia oscura, l’inflazione cosmologica, il problema di strong-CP e l’origine dell’asimmetria materia-antimateria, e dunque richiede nuova fisica oltre il Modello Standard. Poiché contributi di nuova fisica ai momenti di dipolo di una particella f sono stimati essere proporzionai alla m_f^2, i momenti di dipolo di fermioni pesanti, come il leptone tau e il quark top, sono molto più sensibili ad effetti di nuova fisica rispetto quelli dell’elettrone o del muone. Tuttavia, la breve vita media di queste particelle instabili rende impossibile la misurazione diretta delle loro proprietà elettromagnetiche. Quindi, informazioni su di esse devono essere ottenute indirettamente a partire dalla misurazione di sezioni d’urto e larghezze di decadimento in processi che coinvolgono l’emissione di un fotone reale da parte del fermione pesante. In questa tesi si analizza la possibilità di misurare il momento magnetico anomalo e il momento di dipolo elettrico del quark top, a LHC, e del leptone tau alle future B-factory ad alta luminosità.