Search for Btn in BaBar
Diego Monorchio
Riunione di Gruppo I Napoli
21-12-2006
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Analisi napoletane 2006/07
• Search for Btn
Argomento del talk di oggi
 Canale di decadimento raro
 Hot topic della fisica delle B factory
 Analisi storica del gruppo BaBar Napoli
 In corso l’update con 340 fb-1
• BD* 3p
Altra analisi in corso a Napoli
 Studio del sistema dei 3 pioni
• Misura dei parametri della risonanza a1
 Test dell’ipotesi di fattorizzazione
 Misura di sin(2b+g) dall’asimmetria di CP
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2
Motivazioni dell’analisi
+
Nel modello standard il BR(Btn) è dato da:
BRSM
G mBt B 2
B n 
f B | Vub |2 m2
8p


2
F
 m 
1  
 m 
B meson decay constant
VCKM 
fB = (189 ± 27) MeV
Vud Vus Vub 


 Vcd Vcs Vcb 
V

V
V
ts
tb 
 td
Calculated from lattice
QCD
~14% relative error
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2

2
B
2
Helicity suppressed
t::e=
1 : 5×10-3 : 1×10-7
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Stato dell’arte
hep-ex/0604018
approvata dal PRL
Belle
• Hadronic tag (447 106 di coppie di B)
• BR(B → τν) = (1.79+0.56+0.39-0.49-0.46)x10-4 [significanza 3.5s]
Babar
hep-ex/0608019
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• Semileponic tag (32410 di coppie di B):
• BR(B → τν)<1.8x10-4@90%CL
[significanza 1.3s]
• In corso l’update a 340 fb-1(370x106 coppie di B )
• Hadronic tag
hep-ex/0608019
• Misura di UL su un campione di 80 fb-1
• BR(B → τν)<3.8x10-4@90%CL
• La nostra nuova misura è basata su 340 fb-1 ed è nella fase
finale del pocesso di review
• Campioni di dati statisticamente indipendenti
• Le misure saranno combinate
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Difficoltà dell’analisi
 Ricerca del decadimento Btn con il t ricostruito attraverso i suoi
principali canali di decadimento:
t 
μ  ν μ νt
e n en t
0
20
Stato finale contiene:
π  νt
τ
4o
 n t
60
a1n t
p  2p 0n t
others
80
100
Branching Fraction ( % )
1 o 3 tracce
 1 o nessun p0
 2-3 neutrini
Difficile estrarre il segnale da eventi multiadronici ( 10-15 tracce
per evento)
Necessità di pulire il campione di eventi da analizzare
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5
n
e-
Brecoil
Hadronic tag B
1 or 2 n
B+t+n
tenn, nn
tpn, pp0n, pppn
t
e+
Breco
e,,p,,a1
p
D*
Ricostruzione completa di un B
nell’evento tramite decadimenti adronici
BD(*)X
Ricerca del decadimento Btn nel
resto dell’evento
cont.
B0
B+
signal
Svantaggio: perdita di statistica
Da un campione di 350 milioni di
coppie B+B- a 6.86 x 105 candidati
B
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Selezione
• Dopo la ricostruzione completa del Btag ci si concentra
sul resto dell’evento (Brecoil)
• 2 fasi ulteriori della selezione
• Pre-selezione
 Campione diviso in 5 sottocampioni
 te,,p,,a1 (80% BR)
 Rimossa la maggior parte del fondo da continuo e
combinatorio
 Utilizzato per controllare l’accordo dati/MC
• Selezione finale
 Tagli ottimizzati per ottenere la migliore sensitività
sul segnale
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Discriminating Variables
t
Dati sperimentali
Fondo combinatorio
Fondo totale
(peaking+comb.)
segnale
tp
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t 
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La variabile Eextra
 La variabile maggiormente
discriminante è l’energia
(extra) rilasciata nel
calorimetro.
 Somma delle energie dei
cluster non associate ad un
B
 Taglio sulla minima energia
di singolo cluster per
rimuovere beam background
e split-off dal Btag
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te
•Per eventi Btn non ci
aspettiamo altre particelle
oltre a quelle ricostruite.
Eextra picca a zero
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Efficienze e fondi attesi
te
preselezione
•Accordo dati/MC controllato in
preselezione
•Analisi ancora blind nella regione di
segnale alla fine della selezione
Selezione finale
te
Expected
Eexta<0.2GeV Signal
(BR=10-4)
Expeced
Tot bkg
electron
4.2
1.9
31.
20.
0.060
0.028
2.9
26.
0.041
Muon
Pion
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Efficiency
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Procedure per l’estrazione del segnale
Implementati 2 differenti metodi
• Cut on count:
 Ottimizzazione del taglio in Eextra per massimizzare
la significanza attesa
 Paragonare il numero di eventi osservati (dopo
l’unblinding) con la predizione del fondo
• Fit a Eextra:
 Modellare le shapes di segnale e fondo
 Fittare Eextra per determinare ns e nb
• Permette di sfruttare le delle differenti distribuzioni in Eextra
di segnale e fondo
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Cut & count
Il valore più probabile del BR si ottiene
per il massimo del likelihood ratio
ni= # of event observed for channel i
bi= expected backround in channel i
Significanza statistica data da:
Per l’ipotesi di BR=1.0x10-4 ci aspettiamo una significanza
statistica pari a: S=1.4s
L’Upper Limit atteso nel caso di non osservazione del segnale è
stato valutato con il metodo CLs:
BR(Btn)<1.47x10-4@90%CL
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Fit method
Si generalizza la likelihood introducendo le Pdf di Eextra per segnale e fondo
nch
L 
i 1
e
 ( ns , i + nb , i )
nobs,i !
ns  ns



sig
bkg
   ns P ( Eextra, k , j ) +  nb ,i Pi ( Eextra, k , j ) 
i
k 0 

i
5
j 1
j
N eventi
 n s  i  n s ,i
P sig ( Eextra, k , j )   i Pi sig ( Eextra ) ij
i
TOY MC
Le performance del fitter sono state valutate
attraverso TOY-MC
• Per l’ipotesi BR=1.0x10-4 troviamo:
 60-70% incertezza statistica
 Valore medio della significanza
S = 1.6

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Conclusioni
• Il guppo BaBar di Napoli sta lavorando ad una delle
analisi di punta dell’esperimento
• La misura è nella fase finale della Review interna
 Il risultato sarà presentato alle conferenze invernali
• Ci aspettiamo un risultato confrontabile con l’analisi
basata sul tag semileptonico
• Ripeteremo la misura su un data sample più ampio
con l’aggiunta dei dati del 2007 (500 fb-1).
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