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

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

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1

Prova di ammissioneal dottorato per

lrsquoanno 20052006

Candidato

Roberto Covarelli XIX ciclo

2

Riassunto attivitagrave e progetto di tesibull Tesi prevista

ndash Indirizzo Fisica delle Particelle Elementari

ndash Relatore Dott Maurizio Biasini

ndash Esperimento BaBar

ndash Argomento Misura della differenza dei rate di decadimento e della violazione di CP indiretta nelle oscillazioni B0B0

bull Attivitagrave hardwarendash Operation Manager camere a

bull Attivitagrave analisindash Violazione del numero leptonico in ndash Differenza dei rate di decadimento e violazione di CP indiretta nelle

oscillazioni B0B0 (progetto di tesi)

3

Lrsquoacceleratore PEP-II a SLACbull PEP-II acceleratore circolare

elettrone-positrone funzionante a

E(e+) = 31 GeV E(e-) = 90 GeV

ETOT = 1058 GeV

Υ(4S) non viene prodotta a riposo

Produzione di B simmetrica Produzione di B asimmetrica

B

B

e- e+(4S) (bb)

B

B

e-e+

(4S)

4

Il rivelatore BaBar

circa 273 milioni di eventi BB registrati fino ad oggi Previsioni presa dati fino al 2008

ldquoforwardrdquo

ldquobackwardrdquo

New 2 sectorsof Limited Streamer Tubes (16 layers)

5

La fisica di BaBar (I)bull Principale obiettivo misura della violazione della

simmetria CP nel sistema dei mesoni B

bull Si puograve osservare in tre meccanismi distinti ndash Violazione diretta (nel decadimento) ndash osservata solo in B0 Kndash Violazione indiretta (nel mixing B0B0) ndash mai osservata

ndash Violazione dovuta allrsquointerferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno ndash misura diretta dei parametri della matrice CKM

fCP = J KS Af (t) = sin2sin(mt)

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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2

Riassunto attivitagrave e progetto di tesibull Tesi prevista

ndash Indirizzo Fisica delle Particelle Elementari

ndash Relatore Dott Maurizio Biasini

ndash Esperimento BaBar

ndash Argomento Misura della differenza dei rate di decadimento e della violazione di CP indiretta nelle oscillazioni B0B0

bull Attivitagrave hardwarendash Operation Manager camere a

bull Attivitagrave analisindash Violazione del numero leptonico in ndash Differenza dei rate di decadimento e violazione di CP indiretta nelle

oscillazioni B0B0 (progetto di tesi)

3

Lrsquoacceleratore PEP-II a SLACbull PEP-II acceleratore circolare

elettrone-positrone funzionante a

E(e+) = 31 GeV E(e-) = 90 GeV

ETOT = 1058 GeV

Υ(4S) non viene prodotta a riposo

Produzione di B simmetrica Produzione di B asimmetrica

B

B

e- e+(4S) (bb)

B

B

e-e+

(4S)

4

Il rivelatore BaBar

circa 273 milioni di eventi BB registrati fino ad oggi Previsioni presa dati fino al 2008

ldquoforwardrdquo

ldquobackwardrdquo

New 2 sectorsof Limited Streamer Tubes (16 layers)

5

La fisica di BaBar (I)bull Principale obiettivo misura della violazione della

simmetria CP nel sistema dei mesoni B

bull Si puograve osservare in tre meccanismi distinti ndash Violazione diretta (nel decadimento) ndash osservata solo in B0 Kndash Violazione indiretta (nel mixing B0B0) ndash mai osservata

ndash Violazione dovuta allrsquointerferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno ndash misura diretta dei parametri della matrice CKM

fCP = J KS Af (t) = sin2sin(mt)

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 3: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

3

Lrsquoacceleratore PEP-II a SLACbull PEP-II acceleratore circolare

elettrone-positrone funzionante a

E(e+) = 31 GeV E(e-) = 90 GeV

ETOT = 1058 GeV

Υ(4S) non viene prodotta a riposo

Produzione di B simmetrica Produzione di B asimmetrica

B

B

e- e+(4S) (bb)

B

B

e-e+

(4S)

4

Il rivelatore BaBar

circa 273 milioni di eventi BB registrati fino ad oggi Previsioni presa dati fino al 2008

ldquoforwardrdquo

ldquobackwardrdquo

New 2 sectorsof Limited Streamer Tubes (16 layers)

5

La fisica di BaBar (I)bull Principale obiettivo misura della violazione della

simmetria CP nel sistema dei mesoni B

bull Si puograve osservare in tre meccanismi distinti ndash Violazione diretta (nel decadimento) ndash osservata solo in B0 Kndash Violazione indiretta (nel mixing B0B0) ndash mai osservata

ndash Violazione dovuta allrsquointerferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno ndash misura diretta dei parametri della matrice CKM

fCP = J KS Af (t) = sin2sin(mt)

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 4: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

4

Il rivelatore BaBar

circa 273 milioni di eventi BB registrati fino ad oggi Previsioni presa dati fino al 2008

ldquoforwardrdquo

ldquobackwardrdquo

New 2 sectorsof Limited Streamer Tubes (16 layers)

5

La fisica di BaBar (I)bull Principale obiettivo misura della violazione della

simmetria CP nel sistema dei mesoni B

bull Si puograve osservare in tre meccanismi distinti ndash Violazione diretta (nel decadimento) ndash osservata solo in B0 Kndash Violazione indiretta (nel mixing B0B0) ndash mai osservata

ndash Violazione dovuta allrsquointerferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno ndash misura diretta dei parametri della matrice CKM

fCP = J KS Af (t) = sin2sin(mt)

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 5: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

5

La fisica di BaBar (I)bull Principale obiettivo misura della violazione della

simmetria CP nel sistema dei mesoni B

bull Si puograve osservare in tre meccanismi distinti ndash Violazione diretta (nel decadimento) ndash osservata solo in B0 Kndash Violazione indiretta (nel mixing B0B0) ndash mai osservata

ndash Violazione dovuta allrsquointerferenza tra processi di decadimento avvenuti mediante mixing o meno ndash misura diretta dei parametri della matrice CKM

fCP = J KS Af (t) = sin2sin(mt)

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 6: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

6

Misura di t - analisi dipendenti dal tempo

bull Richiede una determinazione dei vertici precisa e priva di bias

e

z

0

tagB S4

0recB

K

0SK

J

ldquoFlavor taggingrdquoe o K

Ricostruzione esclusivat ~ z (c)

(ldquoapprossimazione di boostrdquo)

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 7: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

7

La fisica di BaBar (II)bull La grande quantitagrave di dati raccolta permette altri tipi di

misure

ndash Misura dei lati del triangolo di unitarietagrave (esempio |Vcb| e |Vub| da decadimenti semileptonici |Vtd| dai ldquopinguinirdquo b s)

ndash Misura delle proprietagrave dei mesoni con charm prodotti da decadimenti dei B o da processi ISR scoperta della risonanza DsJ(2317) spettroscopia del charmonio (Y(4260) 2005)

ndash Studio di eventi a due leptoni (esempio 245 milioni di eventi e+e-

+- prodotti finora durante il periodo di presa dati BaBar egrave unrsquoottima ldquo-factoryrdquo)

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 8: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

8

Attivitagrave Operation Manager bull IFR (Instrumented Flux Return) egrave il

rivelatore piugrave esterno di BaBar rivelazione di e di adroni neutri (KL) Equipaggiato con

ndash Resistive Plate Chambers per 4 settori del barrel e i 2 endcaps

ndash Limited Streamer Tubes per i restanti 2 settori del barrel

bull Compiti durante la presa datindash Controllo parametri relativi al regime

di funzionamento dei rivelatori (alta tensione pressione e flusso del gas hellip)

ndash Controllo parametri relativi alla presa dati (correnti residue efficienza da eventihellip ecc)

bull Compiti duranti i periodi di spegnimento

ndash Manutenzione ndash Test dei rivelatori con raggi cosmici

barrel

endcaps

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 9: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

9

Risultati finali su 2294 fb-1

di dati Selezione basata su tagli +

Metodo del likelihood ratio Approccio con rete neurale

Limite superiore su BR( ) 90 CL grande miglioramento rispetto a precedenti misureAlcuni scenari SUSY prevedono valori molto vicini al limite superiore stabilito

BaBar 2005

Analisi violazione del numero leptonico in +

Metodo di analisi dati

Metodo statistico

SensitivitagraveLimite

osservato

LRCL(S+B)

(Bayesiano) 119 x 10-8 99 x 10-8

LRCL(S)

(Read)161 x 10-8 146 x 10-8

RN frequentista 130 x 10-8 68 x 10-8

B Aubert et alPhys Rev Lett

95 041802 (2005)

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 10: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

10

Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento

e violazione di CP nel mixing B0B0

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

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0 0

2

0 0

2

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1

11 1

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L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

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2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 11: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

11

Formalismo del mixing

bull Metodo delle perturbazioni dipendenti dal tempo

ove

bull Utilizziamo solo la proiezione sugli stati B0 e anti-B0

bull Doppio vantaggiondash Non ci interessa neacute la forma di H neacute la natura degli stati finali (formalismo semplice)

ndash Gli autovalori (complessi) di H ci danno simultaneamente massa e rate di decadimento degli stati fisici

0 wH H H 0

0

0 0 00 0

0 0 00 0

0

B

B

f

H B E B m B

H B E B m B

H f E f

sistema a riposodel B

11 12 12 12

21 22 12 122 2

H H M Mi iH H M M

H M Γ

( 2) 2( ) H H H H Hi t i M i t iM t tH H H HB t B e B e B e e

La probabilitagravetransisce agli statif con rate

bull I mesoni B neutri possono dare luogo nel tempo a fenomeni di oscillazione (o ldquomixingrdquo) dovuti a diagrammi ldquoa boxrdquo al secondo ordine in gW

2

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 12: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

12

Autovalori e autostati di Hbull Calcolo degli autovalori

bull Per mesoni con sapore b si ha

quindi

bull Gli autostati si scrivono

oppure

con

12 12 12 122 2 2 2H L H L H L

i i i im M M M

2

122

12

1b

t

m

M m

O

effetto dianti-disaccoppiamentodi quark t virtuali(presente solo in off-shell) 12

12 12 12

2

2 Re( )

H L

H L

m m m M

M M m

0 0

0 0

L

H

B p B q B

B p B q B

12 122 12

12 12 122

1 Imi

i

Mq

p M M

0 0

2

0 0

2

11 1

1

11 1

1

L B B

B

H B B

B

B B B

B B B

B

p q

p q

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 13: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

13

Violazione di CP nel mixingbull Per definizione lrsquooperatore CP agisce su B0 e anti-B0 (mesoni neutri pseudo-

scalari) come

bull Allora se CP fosse conservata ([HCP] = 0)

0 0

0 0

CP B B

CP B B

0 1

1 0

CP

12 122 21 12 122 2

12 122 212 122 2

12 122 212 122 2

0 1 0 1( ) ( )

1 0 1 0

i i

i i

i ii i

i ii i

M M

M M

M MM M

M MM M

CP H CP

H

12 12

12 12

M M

VIOLAZIONE DI CPNEL MIXING

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 14: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

14

Stime teoriche e misure di e |qp|

bull nel Modello Standard previsto (24 plusmn 06) x 10-3 () Limiti esistenti piuttosto deboli (incertezze di ~20)

bull |qp| valore stimato dalla teoria |qp| - 1 = (30 plusmn 07) x 10-4 ()

bull Principale metodo di misura ldquodileptoni inclusivirdquondash Strategia di misura si ricostruiscono inclusivamente solo i due leptoni (Btag e Brec

indistinguibili)

ndash |qp| si determina dalla grandezza

ndash Media dei diversi esperimenti |qp| = 10013 plusmn 00034

40 0 0 0

4 20 0 0 0

1 4Re( ) ( )

( ) ( ) 1 1B

SL

B

q pP B B P B BA

P B B P B B q p

Il nostro approccio saragrave invece unaanalisi dipendente dal tempo

() Ciuchini Franco et al JHEP 0308031 (2003)

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 15: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

15

Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento

bull Lrsquoampiezza totale per due mesoni B (Btag e Brec) prodotti coerentemente allo stesso istante dipende solo dalla differenza fra i tempi di decadimento nei due stati finali fBtag e fBrec

dove

ndash a+ e a- contengono la fisica dei due processi di decadimento cioegrave le 8 ampiezze di Feynman

e ugualmente per rec

ndash g+ e g- contengono la dipendenza dal tempo (probabilitagrave di oscillazione)

bull In conclusione

( ) ( )a g t a g t A

0 0 0 0tag tag tag tag tag tag tag tag B B B B B B B BA f H B A f H B A f H B A f H B

2 2 2 2

1 11 cosh cos

4 2 2 2 2

Re sinh Im sin2

tdN te a a a a mt

dt

ta a a a mt

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 16: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

16

Lato ricostruito e lato di tagbull Brec si sceglie il decadimento B0 D- l+l (egrave

un autostato di sapore quindi la forma di aplusmn egrave piugrave semplice)

bull Btag per aumentare la statistica disponibile si usa sia il ldquotaggingrdquo con leptone che quello con K ndash leptone (e) la relazione precedente vale anche

per il lato di tag

ndash kaone la relazione non vale a causa dei decadimenti Doppiamente Cabibbo-Soppressi

0 0recrec 0BBA D l H B A D l H B

c

u+

-

CF

DCStag

tag

002B DCS

B CF

A ar

A a

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 17: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

17

Funzione di distribuzione generica

ParametrizzazioneldquoABCrdquo

0B 0B

0B0B

0B 0B

2

(1 2)cosh cos sin

4 (1 ) 2

tdN t

e A B C m t D m tdt r

Btag Brec st sm A B C D

1 -1 1

1 1 1

-1 1 1

-1 -1 2

2

0B 0B ( )b c

( )b c

1 ( )b c

221 r

221 r 221 r

22 1r

1 ( )b c

221 r 221 r 22 1r

221 r

2 sin(2 )cos

2 cos(2 )sin

b r

c r

= qp

rrsquo = 0 per tag leptonico

18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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18

Ricostruzione di B0 D l bull Sul lato ricostruito (D l ) solo il leptone e il da D D0 sono rivelati

(tecnica di ricostruzione parziale) A causa del ridotto spazio delle fasindash il egrave praticamente collineare alla direzione del D ndash lrsquoenergia del D puograve essere ricavata da quantitagrave cinematiche relative al

bull Con questa approssimazione si calcola la ldquomassa mancanterdquo (del neutrino)

(B a riposo nel sistema della Y(4S))

2

B D lM P P P

ll

ee--

aa

ee++

BBtagtag

BBrecoreco

DDνν

D

(K)(K)

bull Per eventi di segnale ha un picco a 0 con una deviazione standard di circa 13 GeV2

(l)(l)

19

Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 19: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

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Accordo dati-MonteCarlo

M2

M2

pe 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

pe bande

laterali

20

Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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Selezione di eventibull Tagli

ndash R2 lt 05 (sfericitagrave dellrsquoevento)

ndash pl rec gt 14 GeV

ndash 50 MeV lt ps lt 200 MeV

ndash Pvtx-l gt 01

ndash -l gt 04 (likelihood coppia)

ndash |z| lt 03 cm

ndash 0 lt z lt 005 cm

ndash = 90o

bull Per eventi con tag leptonicondash No tracce nel vertice = 1

ndash Richiesta di un leptone di tag (1 elettrone con pe gt 1 GeV or 1 muone con p gt 11 GeV diversi dal leptone della coppia)

bull Eventi con tag di K non ancora indagati

Likelihood dellacoppia

pe

Signal

Background

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 21: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

21

Fit a t vero - tag veronon mixato

positivo(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

Par Valore dal fit

B0 1551 plusmn 0006

m 04861 plusmn 00011

k (04 plusmn 43) 10-3

Nella generazione-B0 = 1548 ps- m = 0489 ps-1

- k = |qp| -1 = 0

non mixato vs mixato (++) vs (--)

Asimmetria

22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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22

Distribuzioni reali di tbull Le PDF reali devono tenere conto di (almeno) due effetti

ndash Risoluzione non perfetta nella determinazione dei vertici convoluzione della PDF teorica con una funzione di risoluzione

ndash Errata determinazione del sapore del Btag dovuta alla non corretta identificazione del leptone di tag (ldquomistagrdquo) Modificazione delle PDF nel caso di tag leptonico

truetrue true

( )( )( )t

dN tdN tR t t dt

dt dt 2 2

2 2

( ) ( )

2( ) 2( )( ) (1 )n t w t

n t w t

t b t b

s st w wR t f e f e

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 ) cosh( 2) 1 2 2 cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

0

| |

1 1( ) 1 ( 2 (1 )) cosh( 2) 1 2 2 (1 ) cos( )t m B

t

s srealF t Ne k t k mt

) 2

23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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23

Fit a t ndash MonteCarlo di segnale

Par Valore dal fit

B0 1530 plusmn 0007

m 0485 plusmn 0003

k (-09 plusmn 53) 10-3

(103 plusmn 012)

(002 plusmn 021)

bn (-3 plusmn 7) 10-3

sn 0949 plusmn 0012

sw 3551 (fisso)

fw (22 plusmn 03)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

bull Attraverso la veritagrave MC si selezionano i leptoni di tag non provenienti da decadimenti secondari del B (es b c l)

24

Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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Metodo di validazione del fit

bull Serie di esperimenti ldquotoy-MonteCarlordquo sono generati o con k fissato (il pull del valore fittato di k egrave usato in questo caso per validare gli errori di MINUIT) o con differenti valori di k (processo di generazione dellrsquoasimmetria)

bull Il numero di eventi per categoria da generare egrave determinato in questo modondash Il numero totale di eventi da generare egrave fissato (es Ntot gen = 100000) ndash La frazione attesa per categoria f plusmn plusmn

gen egrave calcolata dallrsquointegrale delle PDF con i valori generati di m k hellip ecc

ndash I numeri effettivi di eventi per categoria da generare sono determinati da Poissoniane con medie uguali a f plusmn plusmn

gen Ntot gen

25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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25

Risultati della validazione

Pull = (kfit-kgen)k

50 esperimenti con kgen = 0

Veritagrave MC

50 esperimenti con-005 lt kgen lt 005

kfit vs kgen

Con mistag e risoluzione

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
Page 26: 1 Prova di ammissione al dottorato per lanno 2005/2006 Candidato: Roberto Covarelli XIX ciclo.

26

Fit totale al MonteCarlo genericobull Il fit globale agli eventi MonteCarlo comprenderagrave sia la regione di massa

che le bande laterali di M2

bull 4 componenti della funzione di fit totale ndash Segnale

ndash Bplusmn ldquopeakingrdquo (decadimenti di B carichi risonanti es B+ D0 l+ ndash BB combinatorio (sia B carichi che neutri)

ndash Eventi off-peak (fondo da quark ldquoleggerirdquo u d s c)

le cui frazioni f(M2) sono mantenute fisse nel fit a t e determinate da un

precedente fit alla massa del neutrino

tuttosegnale

Bplusmn peakingcombinatorio

off-peak

non mixato mixato

27

Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

28

Conclusioni e progetto per il 20052006

bull Analisi conclusa con pubblicazione (Phys Rev Lett Maggio rsquo05)

bull Analisi violazione di CP nel mixingndash Completato fit a t nel segnale simulato e in molte categorie di fondo

Validazione del fit con la tecnica del toy MonteCarlo ndash Lrsquoerrore statistico atteso su |qp| egrave 0004 (00025) per la statistica raccolta nel

periodo 2000-2004 (2000-2006)

ndash Ottobre 2005-Gennaio 2006bull Completamento del fit su tutti gli eventi MonteCarlo e sui dati reali

bull libero nel fit

ndash Febbraio-Ottobre 2006bull Determinazione degli errori sistematici sulla misura

bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

bull Scrittura tesi

ndash Prospettiva di contributo alle conferenze estive 2006 pubblicazione

  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
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  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
  • Conclusioni e progetto per il 20052006
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Fit al fondo combinatorio

Par Valore dal fit

lq 035 plusmn 008

B+ 163 plusmn 003

bn -006 plusmn 002

sn 081 plusmn 006

fw (42 plusmn 17)

non mixatopositivo

(+-)

non mixatonegativo

(-+)

mixatonegativo

(--)

mixatopositivo

(++)

B0 direttiB0 secondariB0 tag da DB+ direttiB+ tag da D

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Conclusioni e progetto per il 20052006

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periodo 2000-2004 (2000-2006)

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  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
  • Funzione di distribuzione generica
  • Ricostruzione di B0 D l n
  • Accordo dati-MonteCarlo
  • Selezione di eventi
  • Fit a Dt vero - tag vero
  • Distribuzioni reali di Dt
  • Fit a Dt ndash MonteCarlo di segnale
  • Metodo di validazione del fit
  • Risultati della validazione
  • Fit totale al MonteCarlo generico
  • Fit al fondo combinatorio
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Conclusioni e progetto per il 20052006

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bull Ripetizione del fit su eventi con tag di kaone

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  • Prova di ammissione al dottorato per lrsquoanno 20052006
  • Riassunto attivitagrave e progetto di tesi
  • Lrsquoacceleratore PEP-II a SLAC
  • Il rivelatore BaBar
  • La fisica di BaBar (I)
  • Misura di Dt - analisi dipendenti dal tempo
  • La fisica di BaBar (II)
  • Attivitagrave Operation Manager
  • Analisi violazione del numero leptonico in t+ m+g
  • Progetto di tesi differenza dei rate di decadimento e violazione di CP nel mixing B0B0
  • Formalismo del mixing
  • Autovalori e autostati di H
  • Violazione di CP nel mixing
  • Stime teoriche e misure di DG e |qp|
  • Funzione di distribuzione dei tempi di decadimento
  • Lato ricostruito e lato di tag
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