• charm mixing
• violazione di CP
• CDF
• fisica del flavour

Tradizionalmente, indicazioni dell'esistenza di nuove particelle provenienti dalla misura del loro contributo virtuale in processi a bassa energia hanno spesso proceduto la scoperta diretta. Il fenomeno dell'oscillazione di mesoni neutri ('mixing', mescolamento di sapore tra particella e antiparticella) ha al riguardo un ruolo privilegiato: le ampiezze misurate possono essere direttamente messe in relazione con quantità predette dalla teoria standard; eventuali discrepanze evidenzierebbero pertanto il contributo di particelle finora sconosciute.
Ad oggi, i sistemi K0 - anti-K0, B0 - anti-B0 e B0_s - anti-B0_s sono stati studiati da numerosi esperimenti, ed i risultati non mostrano deviazioni significative dalle predizioni della teoria. Più peculiare è il sistema dei mesoni neutri 'charmed', D0 - anti-D0. Dal punto di vista teorico è interessante perché riguarda l'unico, tra i processi di mixing, sensibile alla presenza di nuove particelle che accoppiano a quarks di tipo 'up' (carica +/- 2/3), ed essendo molto soppresso nella teoria standard, risulta particolarmente sensibile a contributi di 'nuova fisica'. Dal punto di vista sperimentale è cruciale completare un quadro attuale in cui le evidenze di oscillazione sono molto recenti e non completamente coerenti tra diversi esperimenti, diventando significative solo se combinate tra loro. In questo contesto, riveste speciale rilevanza l'opportunità di poter studiare la possibile presenza di asimmetrie per trasformazione CP (coniugazione di carica ed inversione spaziale) ritenute un sicuro segnale di nuova fisica.

Il candidato ha completato il suo lavoro di Tesi all'interno del gruppo CDF dell'INFN di Pisa, lavorando all'analisi dei decadimenti di mesoni D0 in due corpi carichi (D0 -> h+ h'-, dove h, h' = K o pi), raccolti al collisionatore p anti-p TeVatron di Fermilab.

CDF ha oggi il campione di decadimenti D0 -> h+ h'- più abbondante al mondo; gode quindi dell'opportunità di poter effettuare l'osservazione (o l'esclusione) del D0 mixing con una significatività statistica di 5 sigma, un obbiettivo non ancora raggiunto da nessun singolo esperimento. Analogamente, la dimensione del campione permette di investigare la possibile presenza di una asimmetria di CP diretta con sensibilità mai raggiunta prima.

CDF ha pubblicato una prima misura circa un anno fa, utilizzando un campione corrispondente circa 1.5/fb di luminosità integrata. Il presente lavoro di Tesi si propone di affrontare l'analisi del campione oggi disponibile che è quasi due volte più grande, utilizzando una metodologia migliorata che non solo utilizzi al meglio l'informazione statistica per la misura del mixing, ma permetta di misurare anche le asimmetrie CP associate.

La misura di oscillazione nei decadimenti D0 -> K pi consiste nel campionare, in funzione del tempo proprio di decadimento del mesone charmed, il rapporto tra decadimenti in stati finali K+ pi- e K- pi+. La difficoltà sta nel separare con estrema accuratezza il segnale dai fondi, sia quelli di decadimenti D0 -> pi+ pi- e D0 -> K+ K- che quelli irriducibili.
L'accuratezza della stima della composizione del campione è cruciale perché si vuole misurare rapporti di rate dell'ordine del permille, e qualsiasi approssimazione può degradare la sensibilità della misura o, peggio, indurre bias indesiderati.

Il contributo originale del candidato è stato di sviluppare una tecnica di separazione statistica dei vari contributi (segnale, D0 -> pi+ pi-, D0 -> K+ K-, ed altri fondi) basata sull'utilizzo combinato dell'informazione derivante dalla cinematica e dell'identificazione di particelle cariche. L'informazione viene utilizzata in un fit multidimensionale di massima likelihood che determina la composizione del campione.
Questo massimizza la risoluzione statistica aspettata sulle misure di oscillazione, ottenendo un miglioramento rispetto alle tecniche utilizzate finora a CDF, più convenzionalmente basate su 'tagli'.

La Tesi presenta la prima applicazione di questa tecnica ad un campione di dati, corrispondente ad una luminosità integrata di circa 2.9/fb, raccolti dall'esperimento.