MIXING e vite medie del CHARM XIV IFAE Parma Sessione Quark Pesanti 4 Aprile 2002 in Differenze di vite medie nei decadimenti del D 0 Nuovi limiti su y (parametro di mixing del charm) : metodo ed estrazione delle vite medie sistematiche e resultati Alexis POMPILI ( Università & I.N.F.N. di Bari ) per la Collaborazione BaBar

PARAMETRI di MIXING : ( Autostati di sapore ) Autostati di massa : x, y : Introduzione masse: M 1, M 2 & ampiezze: 1, 2 MS : …ma … Nuova Fisica può intensificare x FSI e rottura di SU(3) possono accrescere y Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma Mixing a corta-distanza & mediante stati virtuali intermedi Mixing a lunga-distanza mediante stati reali intermedi

3 tipi di esperimenti sono sensibili ad una combinazione di x & y : Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma x, y : Metodi di ricerca 1) Ricerche WRONG SIGN in decadimenti ADRONICI 2) Ricerche WRONG SIGN in decadimenti SEMILEPTONICI 3) Ricerca di DIFFERENZA DI VITA MEDIA Richiede una (o più) coppie di misure di vite medie per decadimenti in stati a CP definito Non richiede una buona risoluzione temporale, il tag leptonico è più pulito, i fondi elevati ( ) x 2 + y 2 y [se CP conservata] Si studia levoluzione temporale dei decadimenti cercando un segnale Sperimentalmente si cerca di misurare/porre limiti alla transizione Si studiano i decadimenti Complicazione: vi è una differenza di fase forte non nota fra i decadimenti CF e DCS x 2, y

Ricerca di differenza di vita media Asimmetria delle rates di dec. dei D neutri in autostati CP + (pari) and CP (dispari) : K K + ( + ) è autostato CP + & K + assunto quale eguale mistura di CP +, CP NO CP CP nellinterf. di decad. con / senza mixing CP nel mixing Estraendo le rates fittando con una pura exp. le rates di dec. dipendenti dal tempo : Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Metodo di ricostruzione del tempo proprio : decadimenti ricostruiti TAG 3 campioni indipendenti 1) tagging del sapore 2) riduzione fondo m = m(h + h s ) - m(h + h ) D * è vertice primario : vincolato al BS Tecnica del refitting col vincolo del BS D in xy incrementa risoluzione in m LUNGHEZZA di VOLO BeamSpot Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma ) p D o punta al BS localizzando il punto di dec. del D* 2) pione lento S rifittato con questo punto 3) D* costruito come vertice del D 0 e di questo S

Criteri di selezione dei candidati D 0 REIEZIONE D* da decadimento dei B: BONTA del FIT per entrambi i VERTICI del D 0 e del D* : ALTA QUALITA per TRACCE & RISOLUZIONE di VERTICE ( almeno 6 SVT hits per s ) SOLO IDENTIFICAZIONE di PARTICELLE applicata ad entrambi i prodotti del D 0 K : criterio di selezione forte ; : selezione & veto REIEZIONE FONDO combinatorio dovuto a di basso p: taglio di elicità TAGLIO su m : Lanalisi usa : dati simulati ( Geant4 ) : Tracciamento [ DCH+SVT ], vertexing [ SVT ], PID[ DIRC +( DCH+SVT )] cruciali 57.8 fb -1 (dati ) & seleziona eventi dal continuo Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Identificazione dei K Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma K + D 0 > K +

m (h + h ) m = m (h + h s ) -m (h + h ) K + + Candidati D 0 selezionati dopo taglio in m K - + Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma (CF) (CS)

Unbinned maximum likelihood fit [1 P sig (m i )] P sig (m i ) SEGNALE FONDO RESOLUZIONE di tempo proprio (1-f 2 )(1-f 3 )+ f 2 (1-f 3 )+ f 3 S1S1 S2S2 3 f0f4f0f4 4 fissato (1-f 0 ) + f 0 (1-f 4 ) FONDO NON volante FONDO volante MA con... per le code S BKG S 1 S BKG S 2 3 BKG D Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

K + + Candidato D 0 : probabilità di segnale nel fit Porzione assegnata al FONDO CODA A BASSA MASSA candidati in bande laterali come parte del likelihood fit K - + Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma FONDO vincolato nel campione di fit scala LIN ! scala LOG !

Test con il MC : pull di tempo proprio MC indica bias molto piccolo o nullo Il modello di risoluzione si adatta ragionevolmente bene al MC (ricostruito – vero) tempo proprio(rico. – vero) tempo pr. /errore tempo pr. Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Distribuzioni di tempo proprio e fit resultante K + + Punti: DATI |Istogramma: RISULTATO FIT |Istogramma pieno: FONDO dal FIT Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Rapporto di vite medie: SISTEMATICHE I La misura di vita media del D 0 è una misura di ELEVATA PRECISIONE [ incertezza statistica per il campione di CFD è di circa 1.3fs cioé 3/1000 ] A tale livello di precisione sono necessari studi molto accurati delle sorgenti di incertezze sistematiche (tracciamento, vertexing, allineamenti) Qui non presentiamo una misura di vita media del D 0 poiché lincertezza siste- matica complessiva (circa 3 4fs) può essere compressa con ulteriore studio. N.B.: bias medio di 1.5 m nella posizione del vertice si traduce in 3fs di bias nella vita media shift di massa di 1MeV dovuto ad un bias nel momento implica 0.3fs di bias nella vita media Si è verificato, su un sotto-campione limitato, la piena compatibilità del risultato del fit sia col nostro check di HF2001 sia col PDG Molti effetti sistematici sulla vita media si elidono nel RAPPORTO di vite medie Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Incertezze sistematiche sulla y calcolate usando grandi campioni MC di segnale Dati simulati sono stati modificati con variazioni reflettenti incertezze in… - conoscenza del rivelatore - criteri di selezione degli eventi - livello e composizione del fondo - posizione e dimensioni del beamspot Test sistematici sullallineamento interno dellSVT usando La stima di y nel MC non mostra alcun bias entro lerrore statistico che viene considerato come una ulteriore incertezza sistematica. campione di controllo a vita media 0 Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma Incertezza su y (%) SORGENTE di INCERTEZZA KK TRACCIAMENTO +0.2 / / 0.9 IDENTIFICAZIONE di PARTIC / / 0.4 FONDI +0.2 / / 0.6 ALLINEAMENTO VERTEXING+0.2 / / 0.1 STATISTICA del MC +0.4 / / 0.9 SOMMA IN QUADRATURA +0.6 / / 1.4 Rapporto di vite medie y : SISTEMATICHE II

RISULTATI: limiti su y PRELIMINARE EPS-2001 Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma

Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma Sommario CONFRONTO: limiti su x, y 0 [assumendo = 0°] BELLE CLEO Combinando i limiti su y di B A B AR, BELLE, FOCUS e CLEO: I limiti di CLEO e FOCUS su x, y da K wrong-sign non si accordano bene con la media mondiale su y da a meno che la differenza di fase forte K non sia sufficien- temente grande ! [ > 0°]

Ruolo della differenza di fase forte K Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma media includendo BABAR è cruciale; solo recentemente dei lavori teorici ne predicono valori sensibilmente diversi da 0 ! Attualmente il valore sperimentalmente preferito è 110°, scenario nel quale [assumendo = 110°] [ Falk et al., PRD 65, (2002) Bergmann et al., PLB 486, 418 (2000)] 95% C.L. Allowed In un intervallo ragionevole dei parametri di rottura della simmetria SU(3), valori >45° non sono ammessi.

CONCLUSIONI & PROSPETTIVE I Limiti su x, y dallanalisi dei decadimenti K wrong-sign pronti presto La nostra misura preliminare di y è consistente con zero ! E cruciale fare una nuova misura su CAMPIONI PIU GRANDI E importante estrarre il risultato dal campione KK senza D* tag : lincertezza statistica è <1% ma si lavora ancora sulle sistematiche Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma Attuale sensibilità dellord. di [alcune unità x con 0.5ab Belle & BaBar ] Sara interessante considerare anche autostati CP dispari come K S Sara utile considerare anche decad. K 0 wrong-sign

Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma Possibilita future di porre limiti sulla differenza di fase fra CF e DCS p. es. : misurando, con una sensibilità del % (alle B-factories), lasimmetria… CONCLUSIONI & PROSPETTIVE II Asimmetrie di CP nel settore del charm sono, nel MS, <10 3 ; se osservate costituirebbero un segnale di Nuova Fisica ! Inoltre … Attuale sensibilità dellord. di alcune unità x (D 0 >KK,,K S 0,…; D + >KK ) destinata a migliorare significativamente alle B-factories !

TRANSPARENZE di RISERVA

Ricerca nei decadimenti adronici wrong-sign Si cerca una deviazione dallexp. nellevoluzione temp. dei dec. wrong-sign dei D neutri : x y DCSDINTERFERENZAMIXING HF9 : differenza di fase forte fra DCSD & CFD D*+D*+ D 0 (cu) + D0D0 MIXING CFD K + DCSD NO CP Tipo di esperimento sensibile a ( x cos + y sin ) cos, ( y cos - x sin ) sin, x 2 + y 2 Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma EPS01 NO MIXING