Charm Physics at CDF

The study of the charm quark continues to have wide interest as a possible avenue for the discovery of physics beyond the Standard Model and can as well be used as a tool for understanding the non-perturbative aspects of the strong interactions. Owning to the large production cross-section available at the Tevatron collider and to the flexibility of a trigger on fully hadronic final states, the CDF experiment, in a decade of successful operations, collected millions of charmed mesons decays which can be used to investigate the details of the physics of the production and decay processes of the charm quark. Here we present a brief collection of new CDF results on this subject.Comment: 7 pages, 4 figures, 1 table. Contribution to the proceedings for the XXVI Rencontres de Physique de la Vall\'ee d'Aoste, La Thuile 201

Charm mixing at LHCb

We report a measurement of the time-dependent ratio of $D^0\to K^+\pi^-$ to $D^0\to K^-\pi^+$ decay rates in $D^{*+}$-tagged events using 1.0\,fb$^{-1}$ of integrated luminosity recorded by the LHCb experiment. We measure the mixing parameters $x'^2=(-0.9\pm1.3)\times10^{-4}$, $y'=(7.2\pm2.4)\times10^{-3}$ and the ratio of doubly-Cabibbo-suppressed to Cabibbo-favored decay rates $R_D=(3.52\pm0.15)\times10^{-3}$. The result excludes the no-mixing hypothesis with a probability corresponding to 9.1 standard deviations and represents the first observation of charm mixing from a single measurementComment: 5 pages, 6 figures, 2 tables. Proceedings of HCP 201

Phenomenological and Experimental Developments in Charm Physics: The WG7 Report from CKM 2016

We present an overview of recent developments in charm physics reported in the Working~Group~7 meetings of the CKM 2016 workshop. Progresses in experimental analysis and techniques were reported by LHCb, Belle, BABAR and BESIII along with projections for the future. Developments were also reported in the phenomenological extraction of both direct and indirect CP violation from data in two-, three- and four-body hadronic decays of the $D$ mesonic system.Comment: 12 pages. WG7 report for CKM 2016. PoS(CKM2016)02

Searching for New Physics through charm at CDF

We report a search for non-Standard Model physics through the measurement of CP-violating asymmetry in the Cabibbo suppressed D0->pi+pi- and D0->K+K- decays reconstructed in about 5.94/fb of CDF data. We use the strong D*+->D0pi+ decay ("D* tag") to identify the flavor of the charmed meson at production time and exploit CP-conserving strong c-cbar pair-production in p-pbar collisions. Large samples of Cabibbo favored D0->K-pi+ decays with and without D* tag are used to highly suppress systematic uncertainties due to detector effects. The results are the world's most precise measurements to date.Comment: 7 pages, 14 figures, 1 table. Proceedings for BEAUTY 201

Analisi di decadimenti del mesone D^0 in due corpi carichi a CDF

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

Measurement of CP–Violating Asymmetries in the D0→π+π− and D0→K+K− Decays at CDF

We report a search for non–Standard Model physics through the measurement of CP–violating asymmetries in the singly–Cabibbo–suppressed D0→π+π− and D0→K+K− decays reconstructed in about 5.9/fb of CDF data. We use the strong D*+→D0π+ decay (“D* tag”) to identify the flavor of the charmed meson at production time and exploit CP–conserving strong c-cbar pair–production in p-pbar collisions. Large samples of Cabibbo–favored D0→K−π+ decays with and without D* tag are used to highly suppress systematic uncertainties due to detector effects. The results are the world’s most precise measurements to date and have been published by Physical Review D in January 2012

Observation of Exclusive Gamma Gamma Production in p pbar Collisions at sqrt{s}=1.96 TeV

We have observed exclusive \gamma\gamma production in proton-antiproton collisions at \sqrt{s}=1.96 TeV, using data from 1.11 \pm 0.07 fb^{-1} integrated luminosity taken by the Run II Collider Detector at Fermilab. We selected events with two electromagnetic showers, each with transverse energy E_T > 2.5 GeV and pseudorapidity |\eta| < 1.0, with no other particles detected in -7.4 < \eta < +7.4. The two showers have similar E_T and azimuthal angle separation \Delta\phi \sim \pi; 34 events have two charged particle tracks, consistent with the QED process p \bar{p} to p + e^+e^- + \bar{p} by two-photon exchange, while 43 events have no charged tracks. The number of these events that are exclusive \pi^0\pi^0 is consistent with zero and is < 15 at 95% C.L. The cross section for p\bar{p} to p+\gamma\gamma+\bar{p} with |\eta(\gamma)| < 1.0 and E_T(\gamma) > 2.5$ GeV is 2.48^{+0.40}_{-0.35}(stat)^{+0.40}_{-0.51}(syst) pb.Comment: 7 pages, 4 figure

Quantum numbers of the X(3872)X(3872) state and orbital angular momentum in its ρ0Jψ\rho^0 J\psi decay

Angular correlations in $B^+\to X(3872) K^+$ decays, with $X(3872)\to \rho^0 J/\psi$, $\rho^0\to\pi^+\pi^-$ and $J/\psi \to\mu^+\mu^-$, are used to measure orbital angular momentum contributions and to determine the $J^{PC}$ value of the $X(3872)$ meson. The data correspond to an integrated luminosity of 3.0 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions collected with the LHCb detector. This determination, for the first time performed without assuming a value for the orbital angular momentum, confirms the quantum numbers to be $J^{PC}=1^{++}$. The $X(3872)$ is found to decay predominantly through S wave and an upper limit of $4\%$ at $95\%$ C.L. is set on the fraction of D wave.Comment: 16 pages, 4 figure

Combined Forward-Backward Asymmetry Measurements in Top-Antitop Quark Production at the Tevatron

The CDF and D0 experiments at the Fermilab Tevatron have measured the asymmetry between yields of forward- and backward-produced top and antitop quarks based on their rapidity difference and the asymmetry between their decay leptons. These measurements use the full data sets collected in proton-antiproton collisions at a center-of-mass energy of $\sqrt s =1.96$ TeV. We report the results of combinations of the inclusive asymmetries and their differential dependencies on relevant kinematic quantities. The combined inclusive asymmetry is $A_{\mathrm{FB}}^{t\bar{t}} = 0.128 \pm 0.025$. The combined inclusive and differential asymmetries are consistent with recent standard model predictions

Les droits disciplinaires des fonctions publiques : « unification », « harmonisation » ou « distanciation ». A propos de la loi du 26 avril 2016 relative à la déontologie et aux droits et obligations des fonctionnaires

The production of tt‾ , W+bb‾ and W+cc‾ is studied in the forward region of proton–proton collisions collected at a centre-of-mass energy of 8 TeV by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 1.98±0.02 fb−1 . The W bosons are reconstructed in the decays W→ℓν , where ℓ denotes muon or electron, while the b and c quarks are reconstructed as jets. All measured cross-sections are in agreement with next-to-leading-order Standard Model predictions.The production of $t\overline{t}$, $W+b\overline{b}$ and $W+c\overline{c}$ is studied in the forward region of proton-proton collisions collected at a centre-of-mass energy of 8 TeV by the LHCb experiment, corresponding to an integrated luminosity of 1.98 $\pm$ 0.02 \mbox{fb}^{-1}. The $W$ bosons are reconstructed in the decays $W\rightarrow\ell\nu$, where $\ell$ denotes muon or electron, while the $b$ and $c$ quarks are reconstructed as jets. All measured cross-sections are in agreement with next-to-leading-order Standard Model predictions