DSpace - Tor Vergata >
Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali >
Tesi di dottorato in scienze matematiche e fisiche >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2108/1244

Full metadata record

DC FieldValueLanguage
contributor.advisorCarboni, Giovanni-
contributor.authorSabatino, Giovanni-
date.accessioned2010-04-01T10:04:50Z-
date.available2010-04-01T10:04:50Z-
date.issued2010-04-01T10:04:50Z-
identifier.urihttp://hdl.handle.net/2108/1244-
description22. cicloen
description.abstractL'esperimento LHCb, installato presso i laboratori del CERN, sfrutta le collisioni protone-protone prodotte da LHC con energia nel sistema del centro di massa fino a 14 TeV. LHCb permetterà di fare misure di violazione di CP mediante decadimenti dei mesoni B. Inoltre permetterà di misurare i branching ratio dei decadimenti rari dei mesoni B. La fisica del sapore è un canale privilegiato per osservare indirettamente eventuali effetti di Nuova Fisica, nonché per comprendere meglio alcuni meccanismi di produzione non ancora del tutto chiari. Nella tesi viene discussa la teoria dell'adroproduzione del charmonio nei moderni collisori di adroni (Tevatron e LHC) con particolare attenzione all'approccio che, ad oggi, sembra descrivere meglio i dati: la teoria Non-Relativistic QCD (NRQCD). Sebbene questa teoria permetta di descrivere le sezioni d'urto di produzione di ψ(2S) e ψ(1S) misurate da CDF, la stessa non è in grado di descrivere la polarizzazione osservata dei mesoni ψ(2S) e ψ(1S). Inoltre il peso relativo dei diagrammi elementari di produzione delle coppie cc(bar) deve essere dedotto dagli esperimenti, in quanto la NRQCD non consente di fare previsioni quantitative. In LHCb c'è interesse a verificare la validità della NRQCD mediante misure di sezione d'urto di produzione del charmonio. Nella tesi viene descritta una delle prime misure che possono esser fatte con i primi dati di LHCb: il rapporto di sezione d'urto di produzione fra ψ(2S) e ψ(1S). Gli studi condotti su simulazioni Monte Carlo, descrivono la selezione del segnale ψ→μ+μ- mediante fit combinato massa invariante – tempo proprio per separare la componente di charmonio prompt dalla componente proveniente dai decadimenti di adroni-b. Si affrontano poi le problematiche legate alla determinazione delle efficienze sperimentali, analizzando i singoli effetti dovuti all'accettanza, all'efficienza di ricostruzione, all'efficienza di selezione e di trigger. Si trova che l'effetto globale è uguale per ψ(2S) e ψ(1S), per cui nel rapporto le efficienze si cancellano. Vengono poi discussi i principali errori sistematici connessi alla misura. In particolare si affronta l'errore derivante dall'assumere polarizzazione nulla e l'errore derivante dal rapporto dei branching ratio dimuonici. Per il primo si è stimato un errore relativo massimo del 22%, per il secondo l'errore stimato è del 11%. Infine viene affrontata la selezione del canale di decadimento ψ(2S)→ ψ(1S)π+π-, che assieme al decadimento ψ(2S)→μ+μ- permetterà, in futuro, di misurare il branching ratio dimuonico BR[ψ(2S)→μ+μ-] in modo da ridurne l'errore attuale (10%).en
description.abstractLHCb is an experiment dedicated to precise measurements of CP violating and rare decays of $b$-hadrons. It will exploit the proton-proton collisions at an energy of 14 TeV in the centre-of-mass system, produced by the LHC collider (CERN-Geneva), and will operate at a luminosity of $2\times 10^{32}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$. The expected number of pairs $b\overline{b}$ produced by the LHC collisions is N$_{b\overline{b}}\approx10^{12}$/year. LHCb is designed with a robust and efficient trigger whose purpose is to reduce the event rate in input ($\approx10$ MHz) to a manageable event rate, enriched in content of heavy flavour quarks, to be written to storage ($\approx2$ kHz). The rate reduction is achieved in two trigger levels, L0 (Level 0) and HLT (High Level Trigger), that will be widely discussed in this thesis. A good particle identification as well as efficient tracks and vertexes reconstruction, are fundamental requirements for the reconstruction of the $b$-hadron decays and proper time measurement.\\ LHCb aims to improve the current precision on the CKM parameters and to search for any possible inconsistency with the Standard Model predictions in order to find out eventual ``New Physics'' effects. The LHCb detector is fully installed, commissioned and ready for data taking: the LHC start-up is expected by the end of 2009.\\ In the first periods of data taking, the understanding of the apparatus, as well as the preparatory measures, are necessary steps for the future analyses on the $b$-hadrons. In particular the charmonium states will be largely produced either as prompt or from $b$$\rightarrow$$c$ transitions. Their well known properties make these resonances ideal for alignment and calibration studies. On the other hand the observation of charmonium states and the measurement, per example, of the prompt cross section ratio between $\psi(2S)$ and $J/\psi$ can give some interesting informations about the production mechanisms.\\ The hadroproduction of $J/\psi$ and $\psi(2S)$ is not yet completely understood. Early models could not describe the cross section of directly produced $J/\psi$ mesons. Such models underestimated the measurements by a factor of approximately 50 and did not adequately describe the cross section shape as a function of $p_T$. With the advent of Non-Relativistic QCD (NRQCD) it has been possible to give a better theoretical description of charmonium production through the introduction of the Color Octet model. Nevertheless there are still a lot of issues and open problems: the spin alignment of $\psi$ mesons predicted by NRQCD theories is totally in disagreement with the CDF findings (polarization puzzle); moreover recent NL0 and NNL0 calculations in the Color Singlet model have shown that the amount of the Color Octet needed so far to explain data could be overestimated. Further measurements with $J/\psi$ and other charmonia states are needed to discriminate between the models and clarify the situation.\\ In this thesis the measurement of the prompt cross section ratio between $\psi(2S)$ and J/$\psi$, with the first data of LHCb, is described. Simulation studies have been performed to assess the acceptances, the efficiencies and the systematic errors introduced by the apparatus. Particular emphasis is given to the polarization of the $\psi$'s and to the systematic induced. This measure is a starting point for the subsequent absolute cross section measurements.\\ In chapters I-II-III of this thesis essentially we give a detailed description of the LHCb experiment including the trigger and the online monitoring system. In chapter IV we discuss the theory of charmonium production and the expectations at LHCb. In the chapters V-VI, we present a study on Monte Carlo data in which the measurement of the prompt cross section ratio between $\psi(2S)$ and $J/\psi$, in the dimuon channel, is described. Finally, in the chapter VII we will discuss some further prospects on charmonium measurements.en
format.extent5541356 bytes-
format.mimetypeapplication/pdf-
language.isoenen
subjectLHCen
subjectLHCben
subjectcharmoniumen
subjectJ/psien
subjectpsien
subjectNRQCDen
titleCharmonium production at LHCb: measurement of the psi' to J/psi production ratio with the first dataen
typeDoctoral thesisen
degree.nameFisicaen
degree.levelDottoratoen
degree.disciplineFacoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturalien
degree.grantorUniversità degli studi di Roma Tor Vergataen
date.dateofdefenseA.A. 2009/2010en
Appears in Collections:Tesi di dottorato in scienze matematiche e fisiche

Files in This Item:

File Description SizeFormat
thesis.pdf5411KbAdobe PDFView/Open

Show simple item record

All items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved.