MIXING e vite medie del CHARM XIV IFAE Parma Sessione Quark Pesanti 4 Aprile 2002 in Differenze di...

MIXING e vite medie del CHARM

XIV IFAE Parma

Sessione Quark Pesanti 4 Aprile 2002

in

Differenze di vite medie nei decadimenti del D0

Nuovi limiti su y (parametro di mixing del charm) :

metodo ed estrazione delle vite medie

sistematiche e resultati

Alexis POMPILI ( Università & I.N.F.N.di Bari )per la Collaborazione BaBar

PARAMETRI di MIXING :

2, y

Mx

( Autostati di sapore) 00 |,| DDAutostati di massa : 000

2,1||| DqDpD

x, y : Introduzione

masse: M1 , M2 & ampiezze: 1 , 2

MS :

…ma …Nuova Fisica può intensificare x

FSI e rottura di SU(3) possono accrescere y

21

21

21

2/)(

MMM

Alexis Pompili (Università & INFN Bari) XIV - IFAE Parma 2002

2

Mixing a corta-distanza &mediante stati virtuali intermedi

Mixing a lunga-distanzamediante stati reali intermedi

310|y|,|x|correzioni)(10])3(SUrottura[θsiny,x 62c

2 albero

3 tipi di esperimenti sono sensibili ad una combinazione di x & y :


3

x, y : Metodi di ricerca

1) Ricerche WRONGSIGN in decadimenti ADRONICI

2) Ricerche WRONGSIGN in decadimenti SEMILEPTONICI

3) Ricerca di DIFFERENZA DI VITA MEDIA

Richiede una (o più) coppie di misure di vite medie per decadimenti in stati a CP definito

Non richiede una buona risoluzione temporale, il tag leptonico è più pulito, i fondi elevati ()

x2 + y2

y [se CP conservata]

Si studia l’evoluzione temporale dei decadimenticercando un segnale

Sperimentalmente si cerca di misurare/porre limiti alla transizione

Si studiano i decadimenti

π00 KDD

νl00 KDD

π0 KD

00 DD

Complicazione: vi è una differenza di fase forte non nota fra i decadimenti CF e DCS

x2 , y

Ricerca di differenza di vita media

Asimmetria delle rates di dec. dei D neutri in autostati CP+(pari) and CP (dispari) :

1)(

)π(1

)mixequal(ˆ

)(ˆ

)(ˆ)(ˆ)(ˆ)(ˆ

y0

0

KKD

KD

CP

CP

CPCP

CPCP

ττ

CP

KK+ (+) è autostato CP+ & K+ assunto quale eguale mistura di CP+, CP

φsin x 1)q/p(21φcosyy 2CP

NO CP yy CP

1|/| pq0φsin CP nell’interf. di decad. con/senza mixing

CP nel mixing

000

2,1||

2

1| DDD

Estraendo le rates fittando con una pura exp. le rates di dec. dipendenti dal tempo :

CPautostati sono


4

Metodo di ricostruzione del tempo proprio

π-π,,π;π; 00

s** KKKDDDXD --cc-ee : decadimenti ricostruiti

TAG 3 campioni indipendenti

1) tagging del sapore2) riduzione fondo

m = m(h+hs) -

m(h+h)

D* è vertice primario : vincolato al BS

Tecnica del refitting col vincolo del BS

D in

xym9000μzμm120xμm5:BS σσσ y

incrementa risoluzione in m

TRTRTRTRTR

TR0

00

0

0 ˆ)(, :proprio tempo * DDDdec

D

decD

pddlcp

lmD t

LUNGHEZZA di VOLO

BeamSpot

μm65erisoluzion

μm130TR declμm5


5

1) pDo punta al BS localizzando il punto di dec. del D*

2) pione lento S rifittato con questo punto

3) D* costruito come vertice del D0 e di questo S

Criteri di selezione dei candidati D0

REIEZIONE D* da decadimento dei B:

BONTA’ del FIT per entrambi i VERTICI del D0 e del D*:

ALTA QUALITA’ per TRACCE & RISOLUZIONE di VERTICE ( almeno 6 SVThits per s)

cGeVpD

/5.2Y(4S)0

%1)χ( 2FIT

P

cc SOLO

IDENTIFICAZIONE di PARTICELLE applicata ad entrambi i prodotti del D0

K : criterio di selezione forte ; : selezione & veto

REIEZIONE FONDO combinatorio dovuto a di basso p: taglio di elicità TAGLIO su m :

hits[senza]con DCHsπ per picco intorno]3[2 finestra MeV

L’analisi usa :

cc

dati simulati ( Geant4 ) :

Tracciamento[DCH+SVT], vertexing[SVT], PID[DIRC+(DCH+SVT)] cruciali

segnaleqq di campioni&generico fb30 157.8 fb-1 (dati 2000+2001) & seleziona eventi dal continuo


6

Identificazione dei K

< Efficienza > %85

< Mis-ID >cGeVp /5.3,%5

cGeVp /5.2,%2


7

K+

D0 > K+

m(h+h

)

m=m(h+hs)-m(h+h)

K+

+

K+

Candidati D0

selezionati

dopo taglio in m

K-+

K-+

000,158

500,16

350,8

%5.99BS

S

%1.97BS

S

%4.92BS

S


8

(CF)

(CS)

(CS)

Unbinned maximum likelihood fit

parametri)δt;,t,(dove 11imPP iiiL

[1Psig(mi

)]

Psig(mi

)SEGNALE

FONDO

RESOLUZIONE di tempo proprio

(1-f2)(1-f3) + f2(1-f3) + f3

S1 S2 3

f0f4

4 fissato

(1-f0) + f0(1-f4)

FONDO NON

volante

FONDO volante

MA con ...

per le code

SBKG S1

SBKG S2

3

BKG

D


9

K+ +K+

Candidato D0: probabilità di segnale nel fit

Porzioneassegnata al FONDO

CODA A

BASSA MASSA

candidati in bande laterali come parte del likelihood fit

K-

+K-

+


10

FONDO vincolato nel campione di fit

scala LIN !

scala LOG !

Test con il MC : pull di tempo proprio

MC indica bias molto piccolo o nullo Il modello di risoluzione si

adatta ragionevolmente bene al MC

(ricostruito – vero) tempo proprio (rico. – vero) tempo pr. /errore tempo pr.


11

fs7.07.0 fit peak

14.1rms

Distribuzioni di tempo proprio e fit resultante

K+ K+ +

Punti: DATI |Istogramma: RISULTATO FIT |Istogramma pieno: FONDO dal FIT


12

Rapporto di vite medie: SISTEMATICHE ILa misura di vita media del D0 è una misura di ELEVATA PRECISIONE[ incertezza statistica per il campione di CFD è di circa 1.3fs cioé 3/1000 ]A tale livello di precisione sono necessari studi molto accurati

delle sorgenti di incertezze sistematiche (tracciamento, vertexing, allineamenti)

Qui non presentiamo una misura di vita media del D0 poiché l’incertezza siste-matica complessiva (circa 34fs) può essere compressa con ulteriore studio.

N.B.: bias medio di 1.5m nella posizione del vertice si traduce in 3fs di bias nella vita media shift di massa di 1MeV dovuto ad un bias nel momento implica 0.3fs di bias nella vita media

Si è verificato, su un sotto-campione limitato, la piena compatibilità del risultato del fit sia col nostro check di HF2001 sia col PDG

fs])stat.(2412[ fs]8.26.412[

Molti effetti sistematici sulla vita media si elidono nel RAPPORTO di vite medie


13

Incertezze sistematiche sulla y calcolate usando grandi campioni MC di segnale

Dati simulati sono stati modificati con variazioni reflettenti incertezze in…- conoscenza del rivelatore- criteri di selezione degli eventi- livello e composizione del fondo- posizione e dimensioni del beamspot

Test sistematici sull’allineamento interno dell’SVT usando

La stima di y nel MC non mostra alcun bias entro l’errore statistico che viene considerato come unaulteriore incertezza sistematica.

prongsee 4 γγ

campione di controllo a vita media 0


14

Incertezza su y (%)

SORGENTE di INCERTEZZA KK TRACCIAMENTO +0.2 / 0.2 +0.9 / 0.9

IDENTIFICAZIONE di PARTIC. +0.2 / 0.2 +0.4 / 0.4

FONDI +0.2 / 0.2 +0.6 / 0.6

ALLINEAMENTOVERTEXING +0.2 / 0.1 +0.3 / 0.1

STATISTICA del MC +0.4 / 0.6 +0.4 / 0.9

SOMMA IN QUADRATURA +0.6 / 0.7 +1.2 / 1.4

Rapporto di vite medie y : SISTEMATICHE II1

)(

)π(y

KK

K

ττ

RISULTATI: limiti su y

)()st.is(2.14.1)stat.(7.10.1

)()sist.(6.07.0)stat.(2.16.1

ππ0

0

yD

KKD

PRELIMINARE

%).sist(6.07.0).stat(0.14.1[ ]y

EPS-2001


15


16

Sommario CONFRONTO: limiti su x , y

0

[assumendo = 0°]

BELLE

CLEO

Combinando i limiti su y diBABAR, BELLE, FOCUS e CLEO:

)%74.004.1(

I limiti di CLEO e FOCUS su x, y da K wrong-sign non si accordano bene con la media mondiale su y da a meno che la differenza difase forte K non sia sufficien-temente grande !

[> 0°]

Ruolo della differenza di fase forte K


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media includendo BABAR

è cruciale; solo recentemente dei lavori teorici ne prediconovalori sensibilmente diversi da 0 !

Attualmente il valore “sperimentalmente” preferito è 110°, scenario nel quale

[assumendo = 110°]

0&0 xy

[ Falk et al., PRD 65, 054034 (2002)Bergmann et al., PLB 486, 418 (2000)]

95% C.L. Allowed

In un intervallo ragionevole dei parametridi rottura della simmetria SU(3), valori >45°non sono ammessi.

CONCLUSIONI & PROSPETTIVE I

Limiti su x, y dall’analisi dei decadimenti K wrong-sign pronti presto

La nostra misura preliminare di y è consistente con zero !

E’ cruciale fare una nuova misura su CAMPIONI PIU’ GRANDI

E’ importante estrarre il risultato dal campione KK senza D*tag :l’incertezza statistica è <1% ma si lavora ancora sulle sistematiche


18

Attuale sensibilità dell’ord. di 10-2 [alcune unità x 10-3 con 0.5ab –1 @ Belle & BaBar ]

%).sist(6.07.0).stat(0.14.1 ][y

Sara’ interessante considerare anche autostati CP dispari come KS

Sara’ utile considerare anche decad. K0 wrong-sign


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Possibilita’ future di porre limiti sulla differenza di fase fra CF e DCS

p. es. : misurando, con una sensibilità del % (alle B-factories), l’asimmetria…

CONCLUSIONI & PROSPETTIVE II

Asimmetrie di CP nel settore del charm sono, nel MS, <103 ;se osservate costituirebbero un segnale di Nuova Fisica !

Inoltre …

Attuale sensibilità dell’ord. di alcune unità x 10-2 (D0>KK,,KS0,…;

D+>KK) destinata a migliorare significativamente alle B-factories !

)δδcos()π()π(

)π()π(/00/00 ππ0//00//0

0//00//0

0/00

KDCSKCFLS

LS

KDKD

KDKDA

TRANSPARENZE di RISERVA

Ricerca nei decadimenti adronici wrong-sign

Si cerca una deviazione dall’exp. nell’evoluzione temp. dei dec. wrong-sign dei D neutri :

)(t 2241 yxt ye

π)(π)( 00

DCSDCSKtDKtDRR

x’ y’

DCSD INTERFERENZA MIXING

HF9

: differenza di fase forte fra DCSD & CFD

D*+ D0(cu) +

D0

MIXING

CFD K+

DCSDNOCP

Tipo di esperimento sensibile a (xcos+ ysin) cos, (ycos-xsin) sin, x2 +y2


1+

EPS01

.)]%(022.0.)(044.0383.0[ siststatRWS

WSDCS RR

NO MIXING [%]WSR

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