Measurement of the CKM phase gamma with the Babar experiment

Abstract

Una de las preguntas que la Fisica no ha sabido responder hasta el momento, es por que el Universo que conocemos esta formado principalmente por materia y no por partes iguales de materia y antimateria. Se puede demostrar que para pasar de una situacion de equilibrio entre materia y antimateria a una situacion de no equilibrio, se tienen que cumplir las condiciones de Sakharov, una de estas es la existencia de violacion de CP, durante los primeros segundos despues del Big Bang. El modelo Estandard acomoda la violacion de CP en procesos que involucran la interaccion debil, sin embargo esta solo puede explicar una fraccion pequeña del desequilibrio mencionado entre materia y antimateria. En el Modelo Estandard los autoestados de masa de los quarks no son los mismos que los autoestados de la interaccion debil. Existe una matriz que nos permite cambiar de una base a la otra, es la llamada matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa. Si solo existieran cuatro quarks, esta matriz hubiera sido real, y la simetria de CP se conservaria. Sin embargo, con seis quarks esta matriz adquiere una fase irreducible que permite la existencia de violacion de CP. La medida de la fase gamma de la matriz de mezcla de sabores de quarks (CKM), es uno de los puntos claves del programa de Fisica de las Factorias de mesones B. La fase gamma es en la parametrizacion de Wolfeinstein, una de las dos fases que entran en el Lagrangiano del Modelo Estandard, y esta directamente relacionada con la unica fase irreducible de la matriz CKM responsable de todos los efectos de violacion de CP en el Modelo Estandard, en particular en su sector de sabor. El tema principal de la tesis es la medida de la fase gamma de la matriz CKM, usando desintegraciones del tipo B- --> D0(*)K(*)- donde D*0-->D0pi0 y D*0-->D0gamma, con D0-->Kspipi y D0-->KsKK. Se aprovecha, asi la interferencia entre las amplitudes de la desintegracion favorecida B- --> D0(*)K(*)- y la desintegracion suprimida por color B- --> barD0(*)K(*)-, debido a que el D0 y el barD0 se pueden ambos desintegrar en D0-->kspipi y D0-->kskk. Este metodo fue propuesto por A. Giri, Y. Grossman, A.Soffer y J.Zupan y a fecha de hoy, es el unico metodo que proporciona una medida de gamma usando un unico estado final en la desintegracion del D0. Otros metodos, como GLW o ADS, ayudan a mejorar la precision. Pero el metodo de Dalitz plot es el metodo de oro, hasta el momento. Se ha medido gamma= 68 +- 14 +- 4 +- 3 donde el primer error es estadistico, el segundo el error proviene de la sistematica experimental y el tercero refleja la incertidumbre en la descripcion de la amplitud de desintegracion del meson neutro D. Durante mi trabajo como autora principal en la medida del angulo gamma, el detector BaBar recolecto una muestra 122 millones de sucesos Upsilon(3S), durante el otoño de 2007, siendo este el ultimo periodo de toma de datos de Babar. Usando esta muestra de datos, contribui paracialmente, al analisi de las desintegraciones Upsilon(3S)-->Upsilon(1S)pipi con Upsilon(1S)-->lepton lepton, donde lepton= tau, mu, con la intencion de medir la razon R=BF(Upsilon(1S)-->tautau)/BF(Upsilon(1S)-->mumu). Esta medida es una prueba de universalidad leptonica y a su vez proporciona una forma de busqueda de un boson de Higgs pseudoescalar liviano, el cual aparece en escenarios mas alla del Modelo Estandard. La presencia de este estado se debe manifestar como una desviacion de la razon, R, respecto la unidad. Incluyendo todas las correcciones sistematicas, se midio R= 1.005 +- 0.013 stat +- 0.022 syst.