• frazione di decadimento

Questa tesi presenta la misura della frazione di decadimento del leptone τ nel canale τ → πνγ, ottenuta dall’analisi dei dati dell’esperimento BaBar. I risultati sono stati ricavati da un campione di eventi raccolti con una luminositá integrata di 431.07 fb−1 all’energia nel centro di massa delle collisioni e+e− di 10.58 GeV, corrispondente alla massa della risonanza Υ(4S). L’esperimento BaBar ha preso dati presso lo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) dall’Ottobre 1999 all’Aprile 2008. Obiettivo principale dell’esperimento era lo studio della violazione della simmetria CP nel decadimento dei mesoni B; altri obiettivi erano costituiti dalle misure di precisione dei decadimenti dei mesoni bottom e charm e del leptone τ.
L’alta statistica di dati disponibile, prodotta con 531.43 fb−1 (che corrisponde a circa 488 milioni di eventi τ+τ− e circa lo stesso numero di coppie b ̄b, cc ̄), ha consentito lo studio approfondito di osservabili nell’ambito del Modello Standard, la teoria che descrive tre delle quattro interazioni fondamentali (l’interazione forte, debole ed elettromagnetica). In particolare uno dei campi di ricerca della fisica del τ riguarda lo studio dei decadimenti adronici, che si sono rivelati un ottimo laboratorio per capire gli effetti dell’interazione forte a basse energie.
Questa tesi è divisa in due parti. La prima parte si concentra su un’introduzione generale alla fisica del τ (cap. 1) e sul decadimento oggetto della misura (cap. 2). Il cap. 3 descrive il collisore PEP II ed i vari sotto-rivelatori che compongono il detector BaBar e le loro prestazioni. Infine, nel cap. 4, è stata fatta una trattazione generale di alcuni metodi implementati nella Toolkit for MultiVariate Data Analysis (TMVA), il framework basato su ROOT che consente di utilizzare diversi metodi di analisi-multivariata per la separazione segnale/rumore. Nella seconda parte sono presentate le varie fasi dell’analisi. Nel cap. 5 vengono trattate la ricostruzione e gli algoritmi di identificazione delle particelle nel detector utilizzando le tracce cariche, i cluster calorimetrici e le informazioni fornite dal sistema di rivelazione di muoni (instrumented flux return, IFR). Nei capitoli successivi (cap. 6-7), dopo aver riassunto le caratteristiche generali degli eventi e+e− → τ+τ−, sono presentati i campioni MonteCarlo e i dati utilizzati nell’analisi; inoltre vengono descritte le varie procedure di selezione dei campioni ed i fondi principali da discriminare rispetto al segnale. Infine, nel cap. 8, sono state discusse le varie fonti di errore sistematico sulla misura. Nel capitolo conclusivo sono stati riassunti i risultati principali dei capitoli precedenti ed è stata calcolata la frazione di decadimento BR(τ → πνγ).