Reconstruction du J=

Pour reconstruire le J= on ne considre que les traces charges dont l'impulsion est comprise entre :0:5GeV/c< p <4:5GeV/c. Il s'agit d'une coupure trs l&che cor-respondant  l'impulsion de leptons provenant d'unJ= (voir gure 7.3). Les masses des particules sont xes,  la masse du muon, m
=0:1057GeV/c2. Dans la gamme d'nergie qui nous intresse (des impulsions comprisent entre 0.5 et 4.5 GeV/c) l'erreur faite sur la masse duJ=, dans le cas o les particules issues de la dsintgration du

J= sont en fait des lectrons, est au maximum de 10 MeV/c2.

On calcule ensuite la masse invariante de toutes les paires de traces de charges opposes, en prenant l'impulsion des traces au point d'interaction. Une coupure sur cette masse invariante est alors eectue ( quelques 20 carts types) pour liminer les masses invariantes trop loignes de la valeur de la masse du J=

(mJ= =3:097 GeV/c2) : 2:7GeV/c2

< m <3:5 GeV/c2

. Cette coupure prliminaire vite d'avoir  utiliser l'algorithme d'ajustement des traces pour toutes les paires de traces, et permet de diminuer le temps ncessaire  l'analyse.

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Entries Mean RMS 7194 2.165 .6573

Figure 7.3: Impulsion des particules issues de la dsintgration du J=, dans le r-frentiel du laboratoire, pour des dsintgrations J= ! l+l; provenant du signal

B0

!J=K0

S.

Les paires de traces restantes sont ajustes sur un vertex commun avec le pro-gramme YTOP. Le propro-gramme d'ajustement, limine les paires de traces trop loi-gnes pour former un vertex, c'est  dire dont le2 du vertex est trop important. Une fois le vertex ajust, l'impulsion des particules et la masse invariante sont recalcules pour cette position.

7.2. Reconstruction de la partie CP 127 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Nombre d ecarts type δN

Figure 7.4: volution de l'incertitude statistique sur sin2, normalis l'incertitude minimale, en fonction de la coupure applique sur la masse du J=, dans le mode

+;, en nombre d'carts types, pour 3 niveaux de bruit de fond dirents. La dis-tribution en masse du J= est approxim par une gaussienne et le bruit de fond est considr comme plat. Les 3 niveaux de bruit de fond considrs correspondent au niveau atteint aprs toutes les tapes de slection et de reconstruction du canal, pour 12.5% (niveau prdit dans l'tat actuel de la reconstruction), 8.9% (niveau prdit si le bremsstrahlung des lectrons est reconstruit) et 2.5% (niveau le plus optimiste). Ceci pour un nombre d'vnements slectionns de 248, 350 et 350 respectivement.

Les candidats J= sont alors slectionns en eectuant une coupure sur la masse invariante (voir gure 7.5). Le bruit de fond (hors B ! J=X), dans la rgion de masse du J= a une forme quasiment plate. Pour obtenir une incertitude statistique sur sin2 la plus faible possible (voir gure 7.4) il faut choisir une coupure sur la masse invariante des paires reconstruites entre 2.5 et 2.8 carts types :

3:05 GeV< mJ= <3:15GeV

Pour les dsintgrations J= ! e+e;, le bremsstrahlung des lectrons n'est pas pris en compte et la distribution de la masse invariante des candidats J= prsente une queue vers les faibles masses (voir gure 7.6). Nanmoins nous garderont la mme coupure en masse que pour les vnements J=! +;. Le taux de reconstruction de ces vnements pourrait tre amlior en rcuprant les photons rayonns, ceci pourra faire l'objet d'une tude ultrieure.

Avec des vnements simuls B0

! J=K0 S=B0 ! X et B0 ! J=K0 S=B0 !X, l'ecacit de reconstruction du J= est :

128 Chapitre 7. Analyse du CanalB0 !J=K0 S 0 50 100 150 200 250 300 3 3.025 3.05 3.075 3.1 3.125 3.15 3.175 3.2 Entries Mean RMS 4432 3.096 .1772E-01

Masse invariante (GeV)

Entrees 0 20 40 60 80 100 120 3 3.025 3.05 3.075 3.1 3.125 3.15 3.175 3.2 Entries Mean RMS 9402 3.099 .5875E-01

Masse invariante (GeV)

Entrees

Figure 7.5: Masse invariante des paires de traces aprs ajustement sur un vertex commun, dans la rgion de masse du J=. A gauche pour les dsintgrations J= !

+;, droite pour les bruits de fond, autre que B0

! J=X. Remarque : cette distribution n'est pas normalise au nombre d'vnements de bruit de fond attendus.



Pour le mode

J= !+;

:

Avec ASLUND, la largeur de la masse duJ=est

de 11 MeV/c2 contre 12.5 MeV/c2 avec BBSIM. En appliquant la coupure sur la masse invariante choisie le nombre d'vnements slectionns est de 84% avec ASLUND et 82% avec BBSIM, en tenant compte de l'acceptance du dtecteur. Nous prendrons comme ecacit totale de reconstruction duJ=!+;, celle mesure avec BBSIM :

J=!
+
; =(81:91:00:3)%

o la premire incertitude est due au nombre limit d'vnements simuls et la deuxime aux incertitudes systmatiques lies aux coupures. Ces incertitudes systmatiques sont values en tudiant l'eet d'une variation raisonnable des coupures, sur l'ecacit de slection.



Pour le mode

J= ! e+e;

:

Avec ASLUND le bremsstrahlung des

lec-trons n'est pas simul et le taux de reconstruction est le mme que pour le mode J= ! +;. Avec BBSIM o le rayonnement bremsstrahlung est si-mul, l'ecacit totale de reconstruction tombe  :

J=!e+e;

=(38:20:70:7)%

L'incertitude systmatique est plus importante que pour le mode+;en raison de la queue de la distribution en masse des J=.

7.2. Reconstruction de la partie CP 129 0 20 40 60 80 100 120 140 3 3.025 3.05 3.075 3.1 3.125 3.15 3.175 3.2 Entries Mean RMS 2343 3.085 .2590E-01

Masse invariante (GeV)

Entrees

Figure 7.6: Masse invariante des candidatsJ= pour les dsintgrationsJ=!e+e;. La queue vers les faible masses est due la perte d'nergie des lectrons par bremsstrahlung.

Avec une reconstruction plus pousse du rayonnement bremsstrahlung des lec-trons, on peut prvoir une ecacit de reconstruction du J= ! e+e; de

=(602)%.

Un rsum des ecacits obtenues est donn dans le tableau suivant : vnements Ecacit de slection

vrai J=!+; (81:91:00:3)% vrai J=!e+e; (38:20:70:7)% total vrai J= (60:01:00:5)% combinatoire (7:20:20:5)% qq (6:20:10:2)10;3 B;B (5:60:60:9)10;3 B !l+X (4:11:00:6)10;4

o la premire incertitude est due au nombre limit d'vnements simuls et la deuxime aux erreurs systmatiques de slection. Le bruit de fond combinatoire est d$ aux vnements B0

!J=K0

S pour lesquels le J= n'est pas reconstruit  partir des bonnes traces. Dans la plupart des cas il s'agit d'vnements o un des leptons est en dehors de l'acceptance du dtecteur.

L'ecacit de reconstruction du J= ! l+l; est donc actuellement de (60:0 1:1)%. Ceci sans avoir utilis l'identication des particules. Dans le cas plus

opti-130 Chapitre 7. Analyse du CanalB0

!J=K0

S

miste, o le rayonnement bremsstrahlung des lectrons serait reconstruit cette eca-cit pourrait passer (71:02:5)%.

Pour lesJ= slectionns un nouvel ajustement du vertex est eectu en ajoutant une contrainte sur la masse connue duJ=,m=3:097GeV/c2. Ce nouvel ajustement permet d'obtenir une meilleure rsolution sur l'impulsion du J= (voir gure 7.7). L'in uence sur la position du vertex duJ= est par contre ngligeable.

0 50 100 150 200 250 300 350 -0.1 -0.075 -0.05 -0.025 0 0.025 0.05 0.075 0.1 Entries Mean RMS 4450 -.6713E-04 .1707E-01

Resolution sur l impulsion (GeV)

Entrees 0 100 200 300 400 500 600 -0.1 -0.075 -0.05 -0.025 0 0.025 0.05 0.075 0.1 Entries Mean RMS 4458 -.3415E-03 .1033E-01

Resolution sur l impulsion (GeV)

Entrees

Figure 7.7: Rsolution sur l'impulsion du J= obtenue aprs l'ajustement du vertex. A gauche sans contrainte sur la masse invariante, droite avec contrainte.

Rsolution sur la position

z

du

J=

La distribution de zCP ;zvrai obtenue pour les J= est reprsente gure 7.8.

zCP est la position reconstruite du J= et zvrai est la position gnre. L'cart type total, obtenu avec BBSIM, est de 88.8m, ce qui est lgrement suprieur  la valeur attendue (80m). Nanmoins 80% des vnements sont dans une gaussienne de 45m d'cart type.

An de ma triser l'in uence de la rsolution sur la position duBlors de l'extraction du paramtre sin2 on cherche  reproduire au mieux la forme de la rsolution en

z. Pour cela on ajuste la rsolution en z avec la somme de deux gaussiennes. Les rsolutions obtenues sont les suivantes :

Gaussienne 1 Gaussienne 2 Total cart type 1 populationp1 cart type 2 population p2 cart type

7.2. Reconstruction de la partie CP 131 0 100 200 300 400 500 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Entries Mean RMS 5670 .1183E-01 .9161E-02 151.4 / 94 P1 394.4 P2 .8202E-03 P3 .4473E-01 P4 23.73 P5 .6227E-02 P6 .1825 Resolution sur z_CP (mm) Entrees

Figure 7.8: Distribution de zCP ;zvrai des vrais J=, ajuste par la somme de deux gaussiennes. Avec z la position du J= selon l'axe du faisceau.

0 100 200 300 400 500 600 700 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Entries Mean RMS 14196 .9755 .5222 Impulsion (GeV) Entrees

Figure 7.9: Impulsion des particules issues de la dsintgration du K0

S, dans le r-frentiel du laboratoire, pour des dsintgrations K0

S ! +; provenant du signal

B0

!J=K0

132 Chapitre 7. Analyse du CanalB0 !J=K0 S 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0.46 0.48 0.5 0.52 0.54 Entries Mean RMS 6775 .4982 .6626E-02

Masse invariante (GeV)

Entrees 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52 0.53 0.54 Entries Mean RMS 168692 .4994 .2117E-01

Masse invariante (GeV)

Entrees

Figure 7.10: Masse invariante des paires de traces charges dans la rgion de masse du

K0

S. A gauche pour des dsintgrations K0

S ! +; provenant d'une dsintgration

B0

!J=K0

S, droite pour tous les canaux le bruit de fond (vrais et faux K0

S) ayant pass les coupures de slection d'un J=. Le bruit de fond n'est pas normalis par rapport au signal.

Dans le document Etude de la violation de CP dans le canal B0 -> J/Psi K0s et développement d'un compteur Tcherenkov à aerogel (Page 129-135)