La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo."— Transcript della presentazione:

1 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo

2 2 Riassunto attività e progetto di tesi Tesi prevista: –Indirizzo: Fisica delle Particelle Elementari –Relatore: Dott. Maurizio Biasini –Esperimento: BaBar –Argomento: Misura della differenza dei rate di decadimento e della violazione di CP indiretta nelle oscillazioni B 0 B 0 Attività hardware: –Operation Manager camere a Attività analisi: –Violazione del numero leptonico in –Differenza dei rate di decadimento e violazione di CP indiretta nelle oscillazioni B 0 B 0 (progetto di tesi)

3 3 Lacceleratore PEP-II a SLAC PEP-II acceleratore circolare elettrone-positrone funzionante a: E(e + ) = 3.1 GeV E(e - ) = 9.0 GeV E TOT = GeV Υ(4S) non viene prodotta a riposo Produzione di B simmetricaProduzione di B asimmetrica B B e-e+ (4S) (bb) B B e- e+ (4S)

4 4 Il rivelatore BaBar circa 273 milioni di eventi BB registrati fino ad oggi Previsioni: presa dati fino al 2008 forward backward New: 2 sectors of Limited Streamer Tubes (16 layers)

5 5 La fisica di BaBar (I) Principale obiettivo: misura della violazione della simmetria CP nel sistema dei mesoni B Si può osservare in tre meccanismi distinti: –Violazione diretta (nel decadimento) – osservata solo in B 0 K –Violazione indiretta (nel mixing B 0 B 0 ) – mai osservata –Violazione dovuta allinterferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno – misura diretta dei parametri della matrice CKM f CP = J/ K S A f ( t) = sin2 sin( m t)

6 6 Misura di t - analisi dipendenti dal tempo Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias 0 tag B Flavor tagging e, o K Ricostruzione esclusiva t ~ z /( c) (approssimazione di boost)

7 7 La fisica di BaBar (II) La grande quantità di dati raccolta permette altri tipi di misure: –Misura dei lati del triangolo di unitarietà (esempio: |V cb | e |V ub | da decadimenti semileptonici, |V td | dai pinguini b s ) –Misura delle proprietà dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza D sJ (2317), spettroscopia del charmonio (Y(4260), 2005) –Studio di eventi a due leptoni (esempio: 245 milioni di eventi e + e prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar è unottima -factory)

8 8 Attività: Operation Manager IFR (Instrumented Flux Return): è il rivelatore più esterno di BaBar, rivelazione di e di adroni neutri (K L ). Equipaggiato con: –Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps –Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel Compiti durante la presa dati: –Controllo parametri relativi al regime di funzionamento dei rivelatori (alta tensione, pressione e flusso del gas …) –Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue, efficienza da eventi … ecc.) Compiti duranti i periodi di spegnimento: –Manutenzione –Test dei rivelatori con raggi cosmici barrel endcaps

9 9 Risultati finali su fb -1 di dati Selezione basata su tagli + Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale Limite superiore su BR ( 90% C.L.: grande miglioramento rispetto a precedenti misure Alcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito BaBar 2005 Analisi: violazione del numero leptonico in + Metodo di analisi dati Metodo statistico Sensitività Limite osservato LR CL(S+B) (Bayesiano) 11.9 x x LR CL(S) (Read) 16.1 x x RN frequentista 13.0 x x B. Aubert et al., Phys. Rev. Lett. 95, (2005)

10 10 Progetto di tesi: differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B 0 B 0

11 11 Formalismo del mixing Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo: ove: Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B 0 e anti-B 0 : Doppio vantaggio: –Non ci interessa né la forma di H né la natura degli stati finali (formalismo semplice) –Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici: sistema a riposo del B La probabilità transisce agli stati f con rate I mesoni B neutri possono dare luogo, nel tempo, a fenomeni di oscillazione (o mixing) dovuti a diagrammi a box al secondo ordine in g W 2

12 12 Autovalori e autostati di H Calcolo degli autovalori: Per mesoni con sapore b, si ha: quindi: Gli autostati si scrivono: oppure con: effetto di anti-disaccoppiamento di quark t virtuali (presente solo in off-shell)

13 13 Violazione di CP nel mixing Per definizione, loperatore CP agisce su B 0 e anti-B 0 (mesoni neutri pseudo- scalari) come: Allora, se CP fosse conservata ([H,CP] = 0): VIOLAZIONE DI CP NEL MIXING

14 14 Stime teoriche e misure di e |q/p| : nel Modello Standard previsto (2.4 ± 0.6) x (*). Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20%). |q/p|: valore stimato dalla teoria |q/p| - 1 = (3.0 ± 0.7) x (*) Principale metodo di misura dileptoni inclusivi –Strategia di misura: si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (B tag e B rec indistinguibili). –|q/p| si determina dalla grandezza: –Media dei diversi esperimenti: |q/p| = ± Il nostro approccio sarà invece una analisi dipendente dal tempo (*) Ciuchini, Franco et al., JHEP 0308:031 (2003)

15 15 Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento Lampiezza totale per due mesoni B (B tag e B rec ) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali f Btag e f Brec : dove : –a + e a - contengono la fisica dei due processi di decadimento, cioè le 8 ampiezze di Feynman e ugualmente per rec. –g + e g - contengono la dipendenza dal tempo (probabilità di oscillazione) In conclusione:

16 16 Lato ricostruito e lato di tag B rec : si sceglie il decadimento B 0 D* - l + l (è un autostato di sapore quindi la forma di a ± è più semplice): B tag : per aumentare la statistica disponibile si usa sia il tagging con leptone che quello con K : –leptone (e, ): la relazione precedente vale anche per il lato di tag –kaone: la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi c u + - CF DCS

17 17 Funzione di distribuzione generica ParametrizzazioneABC : B tag B rec stst smsm ABCD 1 1 / = q/p r = 0 per tag leptonico

18 18 Ricostruzione di B 0 D* l Sul lato ricostruito (D* l ) solo il leptone e il da D* D 0 sono rivelati (tecnica di ricostruzione parziale). A causa del ridotto spazio delle fasi: –il è praticamente collineare alla direzione del D* –lenergia del D* può essere ricavata da quantità cinematiche relative al. Con questa approssimazione si calcola la massa mancante (del neutrino): ( B a riposo nel sistema della Y(4S)). l e-e-e-e- a a e+e+e+e+ B tag B reco D* ν D (K) Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 1.3 GeV 2. (l)

19 19 Accordo dati-MonteCarlo M 2 p e regione di massa D* D* e livello di accordo ~ 2% off-peak BB combinat. BB peaking D** l D* l dati p bande laterali p regione di massa p e bande laterali

20 20 Selezione di eventi Tagli: –R 2 < 0.5 (sfericità dellevento) –p l rec > 1.4 GeV –50 MeV < p s < 200 MeV –P vtx -l > 0.1% – -l > 0.4 (likelihood coppia) –| z| < 0.3 cm – 0 < z < 0.05 cm – = 90 o Per eventi con tag leptonico: –No. tracce nel vertice = 1 –Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con p e > 1 GeV or 1 muone con p > 1.1 GeV, diversi dal leptone della coppia) Eventi con tag di K non ancora indagati Likelihood della coppia p e, Signal Background

21 21 Fit a t vero - tag vero non mixato positivo (+/-) non mixato negativo (-/+) mixato negativo (-/-) mixato positivo (+/+) ParValore dal fit B ± m ± k(0.4 ± 4.3) · Nella generazione: - B0 = ps - m = ps -1 - k = |q/p| -1 = 0 non mixato vs. mixato (+/+) vs. (-/-) Asimmetria

22 22 Distribuzioni reali di t Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti: –Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione –Errata determinazione del sapore del B tag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (mistag). Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico:

23 23 Fit a t – MonteCarlo di segnale ParValore dal fit B ± m ± k(-0.9 ± 5.3) · (1.03 ± 0.12)% (0.02 ± 0.21)% bnbn (-3 ± 7) · snsn ± swsw (fisso) fwfw (2.2 ± 0.3)% non mixato positivo (+/-) non mixato negativo (-/+) mixato negativo (-/-) mixato positivo (+/+) Attraverso la verità MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es.: b c l)

24 24 Metodo di validazione del fit Serie di esperimenti toy-MonteCarlo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k è usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellasimmetria) Il numero di eventi per categoria da generare è determinato in questo modo: –Il numero totale di eventi da generare è fissato (es.: N tot, gen = ) –La frazione attesa per categoria f ±, ± gen è calcolata dallintegrale delle PDF con i valori generati di, m, k, … ecc. –I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f ±, ± gen · N tot, gen

25 25 Risultati della validazione Pull = (k fit -k gen )/ k 50 esperimenti con k gen = 0 Verità MC 50 esperimenti con < k gen < 0.05 k fit vs. k gen Con mistag e risoluzione

26 26 Fit totale al MonteCarlo generico Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderà sia la regione di massa che le bande laterali di M 2 4 componenti della funzione di fit totale: –Segnale –B ± peaking (decadimenti di B carichi risonanti, es.: B + D* 0 l + –BB combinatorio (sia B carichi che neutri) –Eventi off-peak (fondo da quark leggeri u, d, s, c) le cui frazioni f(M 2 ) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un precedente fit alla massa del neutrino tutto segnale B ± peaking combinatorio off-peak non mixatomixato

27 27 Fit al fondo combinatorio ParValore dal fit lq 0.35 ± 0.08 B ± 0.03 bnbn ± 0.02 snsn 0.81 ± 0.06 fwfw (4.2 ± 1.7)% non mixato positivo (+/-) non mixato negativo (-/+) mixato negativo (-/-) mixato positivo (+/+) B 0 diretti B 0 secondari B 0 tag da D B + diretti B + tag da D

28 28 Conclusioni e progetto per il 2005/2006 Analisi conclusa con pubblicazione (Phys. Rev. Lett., Maggio 05) Analisi violazione di CP nel mixing: –Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo. Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo. –Lerrore statistico atteso su |q/p| è (0.0025) per la statistica raccolta nel periodo ( ) –Ottobre 2005-Gennaio 2006 Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali libero nel fit –Febbraio-Ottobre 2006 Determinazione degli errori sistematici sulla misura Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone Scrittura tesi –Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione


Scaricare ppt "1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo."

Presentazioni simili


Annunci Google