PowerPoint Presentation · Title: PowerPoint Presentation Created Date: 4/29/2006 4:57:01 PM

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Studio del Decadimento K S,L πμν μ nell’Esperimento NA48/I Corelatore: Dott. Maurizio Biasini Relatore: Prof.ssa Marisa Valdata Secondo Relatore: Dott.ssa Patrizia Cenci Candidato: Simone Bifani
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  • Studio del DecadimentoKS,L→πμνμ

    nell’Esperimento NA48/I

    Corelatore:Dott. Maurizio Biasini

    Relatore:Prof.ssa Marisa Valdata

    Secondo Relatore:Dott.ssa Patrizia Cenci

    Candidato:Simone Bifani

  • • Introduzione

    •La Strategia d’Analisi

    •L’Esperimento NA48/I

    •La Selezione degli Eventi KS,L→πμνμ•Lo Studio degli Eventi di Fondo

    •I Risultati

    •Conclusioni e Sviluppi Futuri

    Studio del DecadimentoKS,L→πμνμ nell’Esperimento NA48/I

  • 00 , KK

    I Decadimenti Semi-Leptonici /I

    Diagrammi ad albero per transizioni al primo livello con ΔS=ΔQ:

    Transizioni a livelli superiori con ΔS=-ΔQ sono soppresse di un fattore~106÷107.

    Gli autostati di Stranezza: Gli autostati di Massa (ε=0):

    [ ] [ ]00002

    1 , 2

    1 KKKKKK LS −=+=

  • I Decadimenti Semi-Leptonici /II

    Assumendo la validità della Regola di Selezione ΔS=ΔQ e l’invarianzaCPT:

    ( )( ) 4

    4

    10060704

    10070706−±

    −±

    ×±=→

    ×±=→

    ..)νμπBR(K

    ..)νeπBR(K

    μS

    eSm

    m

    ( ) 41015.0340916 −± ×±±=→ siststateS ..)νeπBR(K m

    E’ stato misurato soltanto il rapporto di decadimento del canale KS→πeνe(KLOE):

    Una misura di precisione dei rapporti di decadimenti semi-leptonicipermette la verifica della validità della regola di selezione ΔS=ΔQ.

  • Il numero di decadimenti semileptonici nel sistema di riferimento del laboratorio è dato da:

    Il termine di interferenza può essere eliminato sommando la distribuzione del muone positivo con quella del muone negativo.

    La Strategia d’Analisi /I

    Se le due distribuzioni sono analizzate separatamente è necessarioconoscere D(pK).

    ( )( ) ( )

    ( ) ( )( ) ( ) e DiluizionFattore diKNKN

    KNKNp , DνlπKΓνlπKΓη K

    lL

    ls =+−

    =→→

    = ±±

    00

    002

    m

    m

    KS KL Interferenza KS-KL

    ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⎥⎥⎦⎤

    ⎢⎢⎣

    ⎡⎟⎟⎠

    ⎞⎜⎜⎝

    ⎛−⋅⋅±+⋅∝

    +−−−±

    ηϕcpβpγzΔMepDηeeηz,p

    dzνμπdN

    KK

    cpβpγzΓΓ

    Kcpβpγ

    zΓcpβpγ

    Kl KK

    LSKK

    LKK

    S

    cos2 22m

    dzdN

  • Considerando l’efficienza di trigger, le accettanza e che nei decadimentisemi-leptonici non è possibile ricostruire l’energia totale dell’evento:

    La Strategia d’Analisi /II

    ( ) ( ) ( ) ( )[ ]zFzFzdz

    zdNLS +⋅⋅∝

    2exp

    ηε FS(z) FL(z)

    αS • + αL •

    FS(z) FL(z)

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

    Le funzioni FS(z) e FL(z) possono essere calcolate con il Monte-Carlo e sicerca la loro combinazione lineare che meglio si adatta ai dati:

  • La Strategia d’Analisi /III

    ( ) ( ) ( )μLL

    SlL

    L

    SμS νμπKBRα

    ανlπKBRττηνμπKBR ±±± →⋅=→⋅⋅=→ mmm 2

    Con un fit si ricavano i coefficienti αS e αL, utili per la determinazionedel rapporto di decadimento voluto:

    αSαL

    DatiFS(z)FL(z)

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

  • L’Esperimento NA48/I

    Spettrometro Magnetico

    Calorimetro Elettromagnetico

    Calorimetro Adronico

    Odoscopio Carico

    Rivelatore di Muoni

    ( )

    ( )GeVEEEE

    E

    inmisurata

    42.092.3% ⊕⊕=σ

    ( )

    ( )cGeVp

    pp

    p

    in misurato

    009.048.0% ×⊕=σ

    pst 350≤σ( )

    ( )GeVEEE

    E

    in misurato

    65% =σ

    Energia Media dei K ~ 110 GeV

    pst 300≤σ

    z

    (non in scala)

  • Il Monte-Carlo /I

    E’ simulata soltanto la frazione degli eventi in cui il pione decade in volo (π→μνμ).

    Sono utilizzati per produrre le distribuzioni FS(z) ed FL(z)(non è simulato il rilascio di energia nei calorimetri).

    Sono confrontati con un campione di dati per la messa a punto di alcuni parametri di generazione.

  • Il Monte-Carlo /II

    KS→π+π- KL→π+π-π0

    Dati / Monte-Carlo(normalizzati al numero degli eventi)

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

  • La Selezione degli Eventi KS,L→πμνμ /I

    Tagli di Preselezione

    Identificazione delle ParticelleRichieste di Trigger

    Tagli di Selezione

    121

    21

    =•−==•

    =•

    @ MUV #Segnali q , q #Tracce

    #Vertici

    cGeV. pMMM M

    nsa Tempo Differenzmzm

    [email protected] DCHza Tracce Discmx,y @ MUVcm

    cmLKrr @ DCH & cm

    t

    Kπμμπ

    TracciaTraccia

    Vertice

    20

    1496

    121tan13013

    12013

    21

    ≤•

    ≤≤+•≤•

    ≤≤•≥•

    ≤≤•≤≤•

    AccettanzaGeometrica

    ( ) ( )

    ( )21211

    1

    11

    535

    23015

    1

    1

    pp .pp cm Dist

    MMM MBXPDistMBX

    : Livello GeV GeV, E E

    /DQEEtrkgtQAKL

    : Livello

    DCH

    cutπuΛΛ

    ratioDCH

    TOTLKr

    TOTLKr

    >>>

    ++=⋅⋅

    •==

    ++⋅⋅⋅

    ( )

    ( )cGeVpcGeV

    .pE Pione:

    cGeVpcGeV

    .pE

    ns.nza Tempo Differe

    cmza DisMuone:

    π

    πLKr

    μ

    μLKr

    [email protected]

    [email protected]

    2006080

    20020

    20

    31

    30tan

    ≤≤

    ≤•

    ≤≤

    ≤•

  • Livello1

    DatiImpulso del π

    (GeV/c)

    60

    Ener

    gia

    Tota

    le R

    ivel

    ata

    (GeV

    )

    KS,L→πμνμ

    60 Impulso del π(GeV/c)Monte-Carlo

    La Selezione degli Eventi KS,L→πμνμ /II

  • Lo Studio degli Eventi di Fondo /I

    KS→π+π-→πμνμ

    KL→π+π-π0→πμνμπ0

    Monte-Carlo

    KS,L→πμνμ

    ( ) ( )222 −+−+−+ +−+= ππππππ ppEEMrr

    Impulso trasverso (GeV/c)

    Mas

    sa I

    nva

    rian

    teππ

    (GeV

    /c2)

    Massa Invariante:

    ( )

    l Kdi volo dedirezione k

    l sistema impulso deppkp pt

    =

    =

    ⋅−=

    ˆ

    ˆ 22

    ππππππππ

    r

    rr

    Impulso Trasverso:

  • KS,L→πμνμ KS→π+π-→πμνμ

    2 Distanza minima tra due tracce (cm)

    Monte-Carlo(normalizzato al numero degli eventi)

    Lo Studio degli Eventi di Fondo /II

  • KS,L→πμνμ KL→π+π-π0→πμνμπ0

    -0.01Monte-Carlo(normalizzato al numero degli eventi)

    (p’0)2 (GeV/c)2 0.4

    0.4

    KS→π+π-→πμνμ

    KS→π+π-γ→πμνμγ

    Massa Invariante ππ (GeV/c2)Monte-Carlo

    Massa Invariante ππ (GeV/c2)

    Conta

    min

    azio

    ne

    %Conta

    min

    azio

    ne

    %

    Lo Studio degli Eventi di Fondo /III

  • Λ→pμ-νμ KS,L→πμνμ

    Monte-Carlo(normalizzato al numero degli eventi)

    Impulso μ / Impulso Adrone0.35

    Lo Studio degli Eventi di Fondo /IV

  • ( )

    ( ) %..N

    N

    %..N

    N

    μL

    μL

    μS

    μS

    νμπK

    πνμππππK

    νμπK

    νμπππK

    090050

    100482

    00

    ±=

    ±=

    ±

    ±−+

    ±

    ±−+

    →→

    →→

    m

    m

    m

    m γγ

    L’Effetto dei Tagli

    Contaminazione residua:

    Segnale Fondo

    < 0.000006 < 0.000006 < 0.000006

    95% CL

  • L’Efficienza di Trigger

    Dati

    Richieste di Trigger

    Coord. z verticedi decadimento (cm)

    Livello 1: ε = (99.83 ± 0.01) %Livello 2: ε = (89.62 ± 0.29) %

    ( ) ( )

    ( )21211

    1

    11

    535

    23015

    1

    1

    pp .pp cm Dist

    MMM MBXPDistMBX

    : Livello GeV GeV, E E

    /DQEEtrkgtQAKL

    : Livello

    DCH

    cutπuΛΛ

    ratioDCH

    TOTLKr

    TOTLKr

    >>>

    ++=⋅⋅

    •==

    ++⋅⋅⋅

    Eff

    icie

    nza

    Liv

    ello

    2

  • ( ) ( ) ( ) ( )[ ]∑

    =

    ⎥⎦

    ⎤⎢⎣

    ⎡⋅+⋅⋅−

    =binN

    i i

    iLLiSSii zFzFzzdzdN

    12

    2exp

    2

    σ

    ααεχ

    Il fit è fatto minimizzando il seguente χ2:

    Il rapporto di decadimento teorico, assumendo ΔS=ΔQ, è pari a:

    ( ) 410060704 −± ×±=→ ..)νμπBR(K μS m

    ( ) 410210155 −± ×±=→ statμS ..)νμπBR(K mIl rapporto di decadimento ottenuto dai dati è:

    dove l’errore σi tiene conto della statistica dei dati, di quella delMonte-Carlo e dell’efficienza di trigger.

    αS . FS(zi) αL . FL(zi)

    Il Confronto Dati/Monte-Carlo KS,L→πμνμ

  • Conclusioni e Sviluppi Futuri

    •E’ stato ottenuto un risultato preliminare per il rapporto di decadimento del canale KS→πμνμ

    •L’errore determinato è soltanto statistico e può essere ridotto analizzando tutto il campione di dati acquisito nella presa dati2002

    •E’ in corso lo studio degli errori sistematici, in particolare quelli legati alla dipendenza dell’accettanza dalla coordinata longitudinale del vertice di decadimento

    •Per verificare gli effetti introdotti dalla selezione di trigger si sta analizzando un differente campione di eventi in cui non sono presenti le richieste di Livello1 e 2 (Minimum Bias)

    •Per avere una migliore comprensione di tutti questi effetti è iniziata l’analisi dei dati separando il canale con il muonepositivo da quello con il muone negativo