An algorithm for opposite side flavor tagging in the B_s -> <i>J/vø</i> decay

Abstract

The flavor of the oscillating B₈ meson at the time it is produced is an essential input to the measurement of the CP-violating phase phi₈ in the B₈ -> J/psi(-> µ⁺µ^-)phi(-> K⁺K^-) decay. The final state is the same for both the particle and antiparticle, and therefore flavor tagging methods are required for determining the initial flavor. Opposite side tagging can be done using the charge of leptons or the combined charge of a secondary vertex produced in the decay of the b-hadron on the opposite side. In this work, these methods are investigated using simulated data of the signal decay. The muons and electrons are selected on the basis of high transverse momentum, and the secondary vertex on the basis of high chi² vertex probability. A tagging algorithm is implemented within the CMS software framework, using the different tags in a decision-tree manner.

The highest tagging power, (0:5 +- 0:3) %, is obtained by using the muon tag alone, and using the electron or secondary vertex tag does not improve the tagging power. The efficiency of the muon tag is (3:5 +- 0:2) % and dilution 0:38 +- 0:12.

The result obtained here are preliminary and further optimization using real data with a reference decay is needed to make the algorithm efficient enough for tagged B₈ -> J/psi phi analyses.

Hajoamisreaktiota B₈ -> J/psii (-> µ⁺µ^-)fii(->K⁺K^-) voidaan käyttää varauspariteettisymmetriarikon tutkimiseen. Symmetriarikon suuruutta kuvaava parametri fii₈ mitataan suurimman uskottavuuden menetelmällä tekemällä sovitus B₈-mesonin differentiaalisen hajoamistaajuuden jakaumaan. Heikko vuorovaikutus saa B₈-mesonin oskilloimaan hiukkas- ja antihiukkastilojen (B₈) eli makujen välillä, ja sovituksen tekeminen erikseen syntymishetkellään B₈- ja B₈-tilassa olleille mesoneille parantaa huomattavasti mittauksen tarkkuutta. Koska sekä hiukkanen että antihiukkanen hajoavat samaan lopputilaan, ei makua voida mitata lopputilasta, vaan se päätellään muiden samassa ormäyksessä syntyneiden hiukkasten avulla.

Tässä työssä kehitetään algoritmi maun määrittämiseen käyttäen vastakkaisen b-hadronin hajoamisessa syntyvän leptonin tai sekundääriverteksin varausta. Leptonit, myoni ja elektroni, valitaan suurimman poikittaisen liikemäärän perusteella ja sekundääriverteksi suurimman khii²-todennäköisyyden perusteella.

Eri menetelmiä - myoneja, elektroneja ja sekundääriverteksejä - sovelletaan päätöksentekopuun tavoin. Algoritmi toteutetaan CMS-kokeessa kehitetyllä ohjelmistolla, ja sitä testataan simuloidulla datalla. Algoritmin tehokkuutta kuvaavaksi luvuksi (tagging power) saadaan (0:5 +- 0:3) % käyttäen vain myoneja. Elektronien ja sekundääriverteksien käyttäminen ei lisää tehokkuutta.

Myoneja käyttäen voidaan määrittää maku (3:5 +- 0:2) % tarkastelluista törmäyksistä ja dilution-tekijäksi saadaan 0:38 +- 0:12. Tulokset ovat alustavia, sillä algoritmissa käytettyjä leikkauksia ja parametreja ei tässä työssä optimoida parhaan tehokkuuden saavuttamiseksi. Algoritmin käyttäminen varauspariteettisymmetriarikon mittauksessa vaatii optimoimista oikealla datalla referenssihajoamisreaktion avulla.