CMS
Ricostruzione di un decadimento
del mesone
Bs0 → 𝐽/𝜓(→𝜇𝜇)𝜙(→𝐾𝐾)
Debora Marrone, Alessia Milano, Federico Vino, Giorgia Cantore, Roberta Saliani, Francesca Pizzuti
OBIETTIVO
ricostruire un decadimento del mesone B strange eliminando il fondo combinatorio e trovare il valore della massa invariante
Il mesone B strange, prima di decadere , vola fuori dall’area di collisione (beam spot) e decade in un mesone J/ψ e in un mesone ϕ.
Successivamente, J/ψ decade in un paio di muoni di segno opposto e ϕ decade in un paio di kaoni di segno opposto
Topologia del decadimento
Esperimento Compact Muon Solenoid
Il CMS è costituito da rilevatori quali tracciatori e calorimetri che misurano le tracce lasciate dalle particelle cariche e rilevano elettroni e fotoni
Con Monte Carlo
Si osserva che nel primo grafico (in alto) si osservano le fluttuazioni dovute al disturbo di fondo, diverso invece il caso del secondo grafico (sulla destra) dove invece i dati convergono su quello che sarà il valore vero. Il tutto dimostrato dal picco.
I dati raccolti vengono elaborati tramite una simulazione del monte carlo, algoritmo che suggerisce quale distribuzione avrà il fenomeno studiato. La simulazione MC è ben eseguita quando il valor medio di queste misure converge al valore vero.
Senza Monte Carlo
cuts:
(phi_m > 1.015) and (phi_m < 1.025)
Il filtro è la massa invariante (a riposo) della particella ϕ intera, come somma della traccia 1 e 2.
cuts:
Il filtro è la massa invariante (a riposo) della particella J/ψ. intera, come somma dei muoni 1 e 2.
(jpsi_m > 3.060) and (jpsi_m < 3.130)
cuts:
Il filtro è il momento trasversale (nel piano xy) del muone1 che arriva dal decadimento J/ψ.
4.000 < mu1_pt < 9.000
cuts:
Il filtro è il momento trasversale (nel piano xy) del muone2 che arriva dal decadimento J/ψ.
4.000 < mu2_pt < 9.000
cuts:
Il filtro è il momento trasversale (nel piano xy) del kaone1 che arriva dal decadimento ϕ.
track1_pt > 1.150
cuts:
Il filtro è il momento trasversale (nel piano xy) del kaone2 che arriva dal decadimento ϕ.
track2_pt > 1.200
cuts:
Il filtro è il coseno dell'angolo di puntamento indicato in figura come ϕ3D. Questo è l'angolo tra la quantità di moto della particella che stiamo ricostruendo e il vettore che va dal PV (cioè il punto di interazione iniziale) e SV (cioè il punto in cui il candidato è decaduto).
jpsiphi_cosAlpha > 0.999
cuts:
Il filtro è la distanza SV-PV proiettata nel piano trasversale xy. Rappresenta la lunghezza che la particella finale ha percorso prima di decadere.
jpsiphi_lxy > 0.067
Filtraggio del rumore
Quando abbiamo un’interazione tra protoni, può accadere un grande numero di processi, ognuno con la propria probabilità e specifico decadimento.
Questi rappresentano il rumore (background).
Sapendo che il nostro decadimento ha un picco, possiamo stimare il background e “tagliare” i decadimenti non necessari.
Sulla sinistra abbiamo il grafico relativo al filtraggio del rumore.
Sulla destra il fit dei nostri dati raffinati dal filtraggio.
L’effetto del filtro combinato:
jpsiphy_cosAlpha > 0.999
3.060 < jpsi_m < 3.130
track1_pt > 1.150
track2_pt > 1.200
CONCLUSIONI
Massa sperimentale: 5.36753 ± 0.00549 GeV
Massa teorica: 5366.3 ± 0.6 MeV