Produzione di beauty in collisori ee
Franco Simonetto
Contenuti
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Scenario
Topologia
Metodi sperimentali
Alcuni risultati (produzione)
Franco Simonetto
Scenario
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s(ee->had) = 41.54 +- 0.04 nb
s(ee->bb) /s(ee->had) = 0.2165+-0.0007
~ 1 milione bb /esperimento (LEP)
~ 40 000 bb (SLD)
Franco Simonetto
Produzione ed evoluzione
Produzione:
ee -> Z -> bb (W.I.)
Radiazione di gluoni
B -> b+g
(QCD pert.)
Adronizzazione
b -> B (QCD non pert.)
Decadimento stati eccitati
B(*)* -> B had, B g
Decadimento stati a lunga t
B -> DX
Franco Simonetto
Topologia
• Produzione non
coerente in in due
emisferi ben separati
• <EB> ~ 35 GeV, g ~ 7
• ctbg ~ 4 mm , vertici
ben separati
• Vs >> mB : produzione di
B(*)*,Bd,Bu,Bs, Lb
• Molteplicita’ (per emisfero):
– ~ 10 particelle da frammentazione
– ~ 5 da decadimento del B
• Separazione mediante informazioni di:
– Boost, massa
– Vita media
Franco Simonetto
Leptoni ad alto pt
• BR( b->l v X ) ~ 2 x 10%
• Tagli duri sul pt (wrt asse del jet) del leptone
per eliminare i fondi
• BR x e ~ 5 %
• Purezza ~ 80 %
Franco Simonetto
Rapidita’
R=
E+P//
E-P//
(wrt asse di thrust)
“fratello” del b
Si puo’ applicare a tracce e
sciami
Consente di definire una
gerarchia:
B – frammentazione
correlazione con il
b originale
Franco Simonetto
Non B
B
Il parametro d’impatto segnato
d = distanza ellissi della traccia dal Beam Spot
• Segno positivo (negativo) se interseca il jet a valle
(a monte ) del B.S.
• Solo per tracce cariche
•
Risoluzione
(tune MC)
Vita Media
Franco Simonetto
B-tagging
uds
• A partire da d calcola
– Probabilita’ Pi che la
traccia origini dalla
Beam Spot
– Probabilita’ Phem ~ P Pi
che tutte le tracce
nell’emisfero
provengano dalla B.S.
c
b
P(hem)
-log10P(hem)
Franco Simonetto
B-tagging
Combina con altre variabili che
separano b da udsc
M(vt
x)
Ottiene efficienza ~ 40%
(per emisfero) per 95%
purezza
Rapidita’
Nonb
b
boost’
Franco Simonetto
SLD
• Ricostruzione vertici di
decadimento + taglio sulla
massa del vertice
• Maggiore purezza grazie
alle ridotte dimensioni del
Beam Spot
• Tuttavia penalizzato dalla
luminosita’
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Misure
• Frammentazione
• Produzione di stati orbitali eccitati (B*,B**)
• Produzione di stati che decadono debolmente
(Bu,Bd,Bs,Lb)
• Running b-mass
• s(ee -> gg -> bb (cc) ) (LEP II )
Franco Simonetto
Frammentazione
Quale frazione dell’energia del quark viene
trasmessa all’adrone ?
xE = EB/ Eb
1)
2)
Selezione b-jets (b-tagging)
Rigetta tracce e sciami da frammentazione
 Parametro d’impatto
 Rapidita’ vs direzione del jet
3) Corregge per inefficienze e risoluzione (dipendenza da
modello)
4) Confronta con Modelli / Unfold dati sperimentali
Franco Simonetto
XE :Risultati (1)
L’ accordo tra gli
esperimenti e’ buono …
Franco Simonetto
XE : Risultati(2)
c2 / ndf
… ma nessun modello e’ perfetto
Franco Simonetto
XE : Risultati(3)
• Gli esperimenti forniscono
anche gli spettri corretti
per risoluzione ed
efficienza.
– Unfolding
– Analisi dei Momenti
Le correzioni dipendono
tuttavia dal modello
utilizzato
Franco Simonetto
Eccitazioni Orbitali
• HQET: il quark pesante e’ una sorgente statica del
campo di colore
• Disaccoppio gradi di liberta’ “leggeri” da quelli
“pesanti”
j = l + slq
J = j + sb
Franco Simonetto
B** : le misure
h**
Ideale
• Combina
– B-jet
– Adrone (h =k,p) da vertice I
• Misura il Q-valore:
– Q = m(Bh) –m(B)-m(h)
• Difficile separare i singoli
stati
Franco Simonetto
Sperimentale
B** : risultati
ALEPH (esclusiva)
DELPHI (inclusiva)
B -> b-jet
h=p,K
B -> D*p,J/YK*
h=p
PRELIMINARI
b -> B**u,d = (31+-9+-6) %
b -> B**u,d = (14+-1.4+-1.8) %
b -> B**s = ( 1+-0.2+-0.3) %
Franco Simonetto
B+/B0/Bs/Lb
Misura b->B+ da carica del
vertice …
… e cfr con misure ottenute da
 Isospin : f(Bu) = f(Bd)
 Unitarieta’ : 2f(Bd)+f(Bs)+f(Lb) = 1
 Mixing : c = f(Bd) cd + f(Bs) cs =
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Running m(b)
Misura frazione di eventi multijet in Z -> bb,
in funzione del parametro di risoluzione y
R3bl
(y) =
G(Z-> bb g) / Gtotal( Z-> bb )
G(Z-> uds g) / Gtotal( Z-> uds )
= f( mb(MZ) )
Le sistematiche (frammentazione, QCD-non
perturbativa, rivelatore) si riducono
drasticamente nel doppio rapporto
Franco Simonetto
mb(MZ)
Flavour Identification
Usa simultaneamente
tag (b) e antitag (uds)
mb(MZ) = 2.96 +- 0.31
mb(mb) = 4.21 +- 0.14
Franco Simonetto
ee -> gg -> bb
e
e
b
• LEP II (ECM ~ 190 GeV)
• B ~ a riposo => no boost
• Anti-b tag per rigettare
ee -> g/Z -> bb
• Quindi fit a spettro pt
dei leptoni
• Misura s(bb) e s(cc)
Franco Simonetto
e
b
e
ee -> gg -> bb :risultati
• Misure consistenti tra gli
esperimenti LEP (~ 200
GeV)
• Modelli predicono
correttamente s(cc)
• Discrepanza ~4 s per
s(bb)
Franco Simonetto
Conclusione
• La fisica del b e’ stato forse il settore piu’
eccitante della fisica a LEP
• ~50 articoli / collaborazione
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W.I. (Rb, Afb )
Spettroscopia
Adronizzazione, QCD
Decadimenti (WI, triangolo unitarieta’)
• La Z e’ la migliore B factory !
• … peccato che LEP non c’e’ piu’
Franco Simonetto