Studio del decadimento B s φφ emisuradelsuobranching r

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1 Studio del decadimento B s φφ e misura del suo branching ratio acdfii Relatore Correlatore dott.ssa Anna Maria Zanetti dott. Marco Rescigno Giovedì, 18 Dicembre

2 (pag 1) Scopo dell analisi Lo scopo dell analisi svolta èstudiareildecadimentob s φφ e misurare il suo branching ratio normalizzato a quello del B s J/ψφ a CDF II su 2.9 fb 1 di dati.

3 (pag 2) Il contesto dell analisi: la fisica del B La fisica del B è importante: per determinare i parametri della CKM e studiare la violazione di CP;

4 (pag 2) Il contesto dell analisi: la fisica del B La fisica del B è importante: per determinare i parametri della CKM e studiare la violazione di CP; per investigare la dinamica QCD usando decadimenti deboli in stati adronici;

5 (pag 2) Il contesto dell analisi: la fisica del B La fisica del B è importante: per determinare i parametri della CKM e studiare la violazione di CP; per investigare la dinamica QCD usando decadimenti deboli in stati adronici; per studiare il fenomeno del mixing dei mesoni neutri;

6 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è dominato da un diagramma a pinguino;

7 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è un decadimento di un mesone pseudoscalare B in due mesoni vettori e quindi permette: una misura delle polarizzazioni; una misura della violazione di CP dipendente dal tempo;

8 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è un decadimento altamente soppresso, e permette di andare avederepossibilitàdinuovafisica: nella misura del branching ratio, se molto diverso da quello calcolato teoricamente;

9 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è un decadimento altamente soppresso, e permette di andare avederepossibilitàdinuovafisica: nella misura del branching ratio, se molto diverso da quello calcolato teoricamente; nel confronto delle ampiezze di polarizzazione misurate con quelle del B d φk ;

10 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è un decadimento altamente soppresso, e permette di andare avederepossibilitàdinuovafisica: nella misura del branching ratio, se molto diverso da quello calcolato teoricamente; nel confronto delle ampiezze di polarizzazione misurate con quelle del B d φk ; nella determinazione della violazione di CP, paragonata a quella misurata in B s J/ψφ, esattamente come paragoniamo la misura di beta in B d φk s con quella in B d J/ψK s ;

11 (pag. 3) Il decadimento B s φφ è un decadimento altamente soppresso, e permette di andare avederepossibilitàdinuovafisica: nella misura del branching ratio, se molto diverso da quello calcolato teoricamente; nel confronto delle ampiezze di polarizzazione misurate con quelle del B d φk ; nella determinazione della violazione di CP, paragonata a quella misurata in B s J/ψφ, esattamente come paragoniamo la misura di beta in B d φk s con quella in B d J/ψK s ; nella misura del ΔΓ s del mixing se risulta diverso da quello ottenuto con il B s J/ψφ.

12 (pag. 4) Gli obiettivi a CDF per questo decadimento sono: l aggiornamento della misura del BR, confrontata con: l unica misura per ora esistente (CDF 2005): BR(B s φφ) =[1.4 ± 0.6(stat) ± 0.6(syst)] 10 5 elaprevisioneteorica 1 : BR(B s φφ) = la misura delle polarizzazioni Da calcoli teorici ci si aspetterebbe che la componente trasversa sia molto piccola rispetto a quella longitudinale, mentre misure come quelle per il B d φk evidenziano l opposto. 1 Beneke et other, Branching fractions, polarization and asymmetry of B VV decays, 2006.

13 (pag. 5) Il quadro sperimentale: TeVatron e CDF II Il TeVatron è: un collisionatore p p; s =1.96 TeV; L ist = cm 2 s 1 ; 6-8 fb 1 alla fine del 2009.

14 (pag. 6) CDF II

15 (pag. 6) CDF II Le peculiarità principali di CDF II per la fisica del B sono: posizione del vertice primario conosciuta con un incertezza di 25μm; buona accettanza per i muoni; sistema di tracciatura con una ottima risoluzione δp t /p 2 t =10 3 [(GeV /c) 1 ];

16 (pag. 7) Il sistema di Trigger di CDF II tracciatore a L1 (XFT) ricostruzione delle tracce a L2 (SVT)

17 (pag 8) Il Silicon Vertex Trigger (SVT) è un sistema di trigger in grado di processare tutti gli hits del rivelatore al silicio e le tracce di XFT; ricostruisce le tracce a livello 2 del trigger con una risoluzione paragonabile a quella offline; sistema molto veloce 20 μs; efficienza del 90 % sulle tracce ricostruite.

18 (pag. 9) Il Two Tracks Trigger (TTT) Il TTT è un trigger sviluppato per i decadimenti adronici del B. Le principali richieste di questo trigger sono: due tracce con p T 2.04 GeV/c; L xy 200μm; un taglio nel parametro di impatto; due tracce con Δφ 90 ; χ 2 SVT 15; Questo trigger è quello usato in questa analisi.

19 L ANALISI

20 (pag. 10) Strategia dell analisi Abbiamo ideato una misura del BR normalizzata a quella del B s J/ψφ e non assoluta: per ridurre le incertezze sistematiche che si semplificano nel rapporto; Si è scelto di utilizzare per la normalizzazione il B s J/ψφ perchè decadimento topologicamente molto simile. Inoltre non si è usato il B d φk per evitare di considerare le incertezze delle sezioni d urto di produzione dei mesoni B s e B d. Quindi la misura consiste nella determinazione del seguente rapporto: BR(B s φφ) BR(B s J/ψ φ) = N φφ N J/ψφ ɛ(b s J/ψφ) ɛ (Bs φφ) BR(J/ψ μμ) BR(φ KK) ɛ μ

21 (pag. 11) Ricostruzione del segnale: I due segnali vengono ricostruiti a partire dalle quattro tracce presenti nel loro stato finale, utilizzando delle selezioni sulla qualità della traccia standard. In più: viene vincolata la massa della J/ψ al momento del fit nel trigger in modo da migliorarne la risoluzione; non viene fatta richiesta a questo livello sui muoni;

22 (pag. 12) I dati utilizzati sono quelli del Two Tracks Trigger. In particolare ci sono tre tipologie di questo trigger che selezionano gli eventi interessanti in relazione alla luminosità instantanea: B CHARM LOWPT ( p T 4.0 GeV/c); B CHARM L1 or Scenario A ( p T 5.5 GeV/c); B CHARM HIGHPT ( p T 6.5 GeV/c);

23 (pag. 12) I dati utilizzati sono quelli del Two Tracks Trigger. La determinazione degli eventi per trigger esclusivo permette di determinare i fattori di prescalo che entrano in diversi punti dell analisi.

24 (pag. 13) Simulazione Abbiamo utilizzato eventi di Monte Carlo prodotti con BGenerator ed EvtGen: per ottimizzare i tagli del segnale; per studiare il miglior modo di parametrizzare il segnale e il fondo; per calcolare le efficienze di trigger e ricostruzione;

25 (pag. 14) La validazione del Monte Carlo Nel Monte Carlo non sono simulati i prescali abbiamo ripesato gli eventi simulati in funzione delle frazioni di trigger presenti nei dati. Si è ottenuto un buon accordo Monte Carlo-dati. Un esempio è riportato di seguito:

26 IL NUMERO DEGLI EVENTI BR(B s φφ) BR(B s J/ψ φ) = N φφ N J/ψφ ɛ(b s J/ψφ) ɛ (Bs φφ) BR(J/ψ μμ) BR(φ KK) ɛ μ

27 (pag. 15) La procedura di ottimizzazione: S massimizza la scorefunction S+B dove S sono gli eventi di segnale valutati col Monte Carlo, mentre B è il fondo valutato dalle sidebands nei dati; minimizza gli errori statistici.

28 (pag. 16) Le osservabili dell ottimizzazione:

29 (pag. 17) I tagli ottimizzati B s φφ Variabile taglio L xy P K T min > 330μm > 0.7 GeV/c χ 2 xy < 17 d0(b) < 65μm > 85μm d0 φ max B s J/ψφ Variabile taglio L xy > 290μm P φ T > 1.4 GeV/c χ 2 xy < 15 d0(b) < 80μm P J/ψ T > 2.0 GeV/c

30 (pag. 17) I tagli ottimizzati In più perilb s J/ψφ viene richiesta l identificazione di almeno un muone: per massimizzare gli per sopprimere il fondo da eventi di segnale J/ψ ee; selezionati. 2 candidates / 5 MeV/c CDF Run II Preliminary -1 = 2.9 fb L int m(j/ψ KK) [GeV/c ] 2 candidates / 5 MeV/c CDF Run II Preliminary -1 = 2.9 fb L int m(j/ψ KK) [GeV/c ]

31 (pag. 18) Segnale ottenuto 2 candidates / 10 MeV/c CDF Run II Preliminary -1 = 2.9 fb L int B s φ φ 2 candidates / 5 MeV/c CDF Run II Preliminary 0 B s J/ψ φ -1 = 2.9 fb L int m(kkkk) [GeV/c ] m(j/ψkk) [GeV/c ] Sono stati ottenuti 300 eventi di B s φφ = la prima e finora unica pubblicazione per questo segnale riporta 8eventi.

32 (pag. 19) B s J/ψφ nel TTT. Una delle analisi più importanti a CDF II è lo studio del decadimento B s J/ψφ e viene effettuato utilizzando un trigger specifico che richiede la ricostruzione della J/ψ dai due muoni. Noi abbiamo stimato il campione aggiuntivo ed esclusivo del TTT 25% di statistica in più. 2 candidates / 5 MeV/c CDF Run II Preliminary = 2.9 fb 0 B s J/ψ φ L int S = 1210 ± 40 ev m(j/ψkk) [GeV/c ]