Analysis of the decay Bs J/ψ φ

Transkript

1 Analysis of the decay Bs J/ψ φ Tomáš Jakoubek IoP ASCR, FNSPE CTU, CERN 1/21

2 Úvod Time-dependent angular analysis of the decay Bs J/ψ φ and extraction of Γs and the CP -violating weak phase φs by ATLAS (arxiv: [hep-ex]) Motivace Použitá data Maximum likelihood fit Testy a systematika Výsledky 2/21

3 Motivace Očekává se, že kanál Bs J/ψ φ bude citlivý na případné narušení CP za hranicema Standardního Modelu (SM) CP narušení díky/kvůli interferenci mezi přímými rozpady a rozpady z oscilací Bs Bs, jejichž frekvence je charakterizována ms mezi BH a BL vlastními stavy a fází φs 3/21

4 Motivace Bez narušení CP by BH odpovídaly přesně CP-lichým a BL CP-sudým stavům Ve SM je fáze φs malá a může být vztažena k CKM matici; pak φs = ± rad Modely za SM předpovídají větší φs a to i při splnění všech podmínek, včetně již přesně změřené ms (CDF a LHCb, různé kanály) U veličiny Γs není případný rozdíl oproti SM nijak velký 4/21

5 Použitá data 7 TeV pp z roku 2011, celkem cca 4.9 fb-1 Kompletně rekonstruvaný rozpad Bs J/ψ (μ-μ+) φ (K-K+) Triggery založeny na indentifikaci J/ψ μ-μ+, buď mu4mu4 nebo asymetricky 4-10 GeV pro tvrdší mion a < 4 GeV pro měkčí MC: signál 12 M Bs J/ψ φ s PYTHIÍ vyladěnou dosavadními ATLAS daty, potom GEANT4 a převážení simulovaných dat podle triggerů (které se během nabírání měnily); pozadí: bb J/ψ X B0 J/ψ K0* pp J/ψ X 5/21

6 Výběr kandidátů Event: Di-mion (J/ψ kandidát) Alespoň jeden Primární Vertex (PV) vyrobený minimálně ze 4 drah Alespoň jeden opačně nabitý mionový pár, kde miony jsou Combined (nicméně parametry vzaty z ID) Vertex dimionu χ2/n.d.o.f. < 10 Kvůli různému rozlišení detektoru byli J/ψ kandidáti rozděleni do tří skupin podle pseudorapidity mionů Oba miony η < 1.05: di-mion ( ) MeV Jeden mion 1.05 < η < 2.5 a druhý η < 1.05: ( ) MeV Oba miony 1.05 < η < 2.5: ( ) MeV Di-kaon (φ kandidát) Všechny páry opačně nabitých ne-mionových drah s pt > 0.5 GeV a η < MeV < m(k-k+) < MeV 6/21

7 Výběr kandidátů Bs kandidát Všechny 4 dráhy: npixel > 0 a nsct > 3 Vertex χ2/n.d.o.f. < MeV < m(bs kand.) < 5650 MeV Celkem 131 k Bs kandidátů Pro další fit použita PDG hmotnost J/ψ Pro každého Bs kandidáta refitován PV (bez použití vybraných 4 drah) a spočítána vlastní doba života L xy m PDG (B s ) t = p Τ (B s ) Průměrně 5.6 PV/event správné přiřazení PV hrálo velkou roli; použil se PV s nejmenší 3D vzdáleností pt(bs) od daného PV; MC studie ukázaly, že chyba je < 1 % 7/21

8 Maximum likelihood fit Nebinovaný ML fit, funkce definovaná jako kombinace PDF (probability density function) 0 0 B... specifické B pozadí bkg... ostatní pozadí Celkem 27 volných parametrů Signal PDF s... signal Diferenciální četnost rozpadů (bez detektorových efektů) 8/21

9 Signál Příspěvek CP-lichého Bs J/ψ K-K+ (f0) přidá další 4 členy (k=7-10) 9/21

10 Signál Při analýze nebylo použito tagování každé Bs má stejnou šanci být anti/částicí Velké zjednodušení časově závislých amplitud, viz tabulka AT(t) CP-liché stavy, A0(t) a A (t) CP-sudé stavy; normalizace na 1 Acceptance maps - zahrnují úhlové vlastnosti detektoru v závislosti na 4 proměnných (3 úhly a pt), mapy jsou binnované, použité event-by-event Fit hmotnosti Gaussem rozostřeným event-by-event hmotnostím rozlišením se škálovacím faktorem (stejně tak u fitu doby života) 10/21

11 Pozadí Specifické pozadí (B0 J/ψ K0* a B0 J/ψ K+π-, kde pion je mylně identifikován jako kaon) tyto eventy jsou mylně identifikovány jako Bs a tudíž mají špatnou hmotnost; zastoupení tohoto pozadí je ve fitu fixováno podle PDG Hmotnost polynom prvního stupně Doba života prompt pík + 2 pozitivní exponenciály + 1 negativní exponenciála, to celé opět rozmazáno event-by-event Úhlové závislosti detektoru určeny empiricky 11/21

12 Systematické nepřesnosti ID alignment: vliv na přesnost Lxy, PV, porovnání s MC, max. nepřesnost 10 μm Úhlové pokrytí: určeno z binovaného fitu MC, crosscheck s různou velikostí binu Účinnost triggeru: viz další slide Fit model: použití pseudoexperimentů s různým nastavením parametrů a porovnání s defaultním nastavením; 2x Gauss na hmotnost, exponenciální pozadí, 2 škálovací faktory místo jednoho, alternativní úhly v pozadí (bez korelace) 0 0* Kontaminace B J/ψ K : změna frakce o ± 1σ 12/21

13 Časová závislost účinnosti mionového triggeru Ukázalo se, že mu trigger posouvá impact parametr k nižším hodnotám, doba života posunuta o ± ps Byla určena účinnost triggeru pomocí naměřených dat a MC a eventy pak byly převáženy 13/21

14 Stabilita fitu - MC MC data: 16M signálních eventů, ploché úhly Rekonstrukce a selekce rozdělena do jednotlivých kroků, pokaždé mass-lifetime fit V rámci statistické přesnosti vše konzistentní s generovanou hodnotou Γs = ps-1 14/21

15 Stabilita fitu - data Stabilní v rámci statistických chyb 15/21

16 Výsledky Počet signálních eventů ± 160 (z kandidátů celkem) 16/21

17 Výsledky Zelený pás teoretická předpověď CP-narušení způsobeného mixováním stavů 17/21

18 Porovnání s ostatními experimenty Parametr Γs Fit úhlů, ATLAS vs. LHCb 18/21

19 Závěr, shrnutí S použitím 4.9 fb-1 7 TeV pp srážek byly změřeny hlavní parametry popisující CP-narušení Všechna meření jsou konzistentní se světovým průměrem Zlepšení dosavadních výsledků... 19/21

20 BACKUP 20/21

21 Definice úhlů 21/21