[pt] ESTRATÉGIAS PARA A BUSCA DE VIOLAÇÃO DE CARGA-PARIDADE NO CANAL D+ → PI−PI+PI+ NO EXPERIMENTO LHCB

Autor: LUCAS CORDEIRO ROMAO
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2023
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DOI: 10.17771/PUCRio.acad.61778
Popis: [pt] A partir do século passado descobrimos a existência de antipartículas e, desde então, a busca por entender a assimetria entre partícula e antipartículas tem sido um forte campo de pesquisa na física. Dentre as condições que possibilitam a assimetria matéria-antimatéria no Universo, está o fenômeno da Violação de Carga-Paridade (VCP). Devido à ela observamos diferenças entre os processos decaimento de uma partícula e sua antipartícula. Tal fenômeno tem efeitos importantes para mésons formados pelos quarks b ou s, porém as predições deste efeito para o setor de charme são muito pequenas, com assimetrias de CP em torno da ordem de 10−3 ou menores. De fato, apenas recentemente a VCP foi observada em decaimentos de 2 corpos de mésons D0. Esta dissertação discute duas estratégias na busca por VCP no canal D+ → π−π+π+ utilizando dados do experimento LHCb durante o Run II. O método de busca por VCP, método Mirandizing, consiste em computar estatisticamente as populações de D+ e D− em intervalos do espaço de fase bidimensional, calculando a significância da diferença dessas populações. Para amostras de grande estatística, como é o nosso caso, o objetivo final é aplicar um método alternativo que consiste em obter o número das populações através de ajustes de massa para cada intervalo. Este trabalho tem como objetivo realizar a validação do método. Nossa estratégia é realizar os procedimentos dividindo a amostra de forma aleatória em duas sub-amostras e não separando nas amostras de D+ e D−. O que se espera, então, são resultados que demonstrem compatibilidade estatística entre as duas amostras. Além dessa validação utilizando os dados, vamos, também, realizar o mesmo procedimento em 100 pseudo-experimentos. Adicionalmente, realizamos os estudos de sensibilidade a fim de verificar em quais possíveis cenários a VCP poderia ser observada nesse canal, dado o tamanho da amostra total. Para este estudo, obteremos o número das populações através da contagem direta (método Mirandizing) dos eventos do espaço de fase dentro da região de massa de maior com maior concentração de eventos de sinal.
[en] Last century we discovered the existence of antiparticles, and since then the search to understand the asymmetry between particles and antiparticles has been a strong field of research in physics. Among the conditions that make matter-antimatter asymmetry possible in the Universe is the Charge-Parity Violation (CPV) phenomenon. Due to it we observe differences between the decay processes of a particle and its antiparticle. Such a phenomenon has important effects for mesons formed by b or s quarks, but the predictions of this effect for the charm sector are very small, with CP asymmetries around the order of 10−3 or smaller. In fact only recently has CPV been observed in 2-body decays of D0 mesons. This dissertation presents the validation of strategies in the search for CPV in the D+ → π−π+π+ channel using data from the LHCb experiment during Run II. The CPV search method, the so-called Mirandizing method, consists of statistically computing the populations of D+ and D− in intervals of the two-dimensional phase space, obtaining the significance of the difference of these populations. For large statistical samples, as is our case, the ultimate goal is to apply an alternative method by obtaining the number of the populations through mass fits for each interval. This work aims to perform the validation of the method. Our strategy is to perform the procedure by dividing the sample randomly into two subsamples, but not separating into the D+ and D− samples. What is expected, then, is that the results demonstrate statistical compatibility between the two samples. In addition to this validation using data, we will also perform the same procedure on 100 pseudo-experiments. Finally, we perform sensitivity studies in order to verify the possible scenarios in which CPV could be observed in this channel, given the total sample size. For this study, we will obtain the number of the populations by directly counting the phase space events (Mirandizing) within the mass region with the highest concentration of signal events.
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