Measure of the branching ratio of the B0→D∗−τ+ντ decay at LHCb: a preliminary study for RD∗(q2) in 3-prong τ decays

Ad oggi non sono state ancora osservate differenze significative tra i risultati sperimentali e le previsioni teoriche del Modello Standard. Tuttavia esistono delle differenze che potrebbero indicare l'esistenza di Nuova Fisica. Tre queste una delle principali riguarda: $\CMcal{R}_{D^{*}}= \CMcal{B}(B^0\to D^{*-}\tau^+\nu_\tau)/\CMcal{B}(B^0\to D^{*-}\mu^+\nu_\mu)$ e $\CMcal{R}_D \CMcal{B}(B^0\to D^{-}\tau^+\nu_\tau)/\CMcal{B}(B^0\to D^{-}\mu^+\nu_\mu)$. Questi rapporti sono stati misurati dagli esperimenti \textit{BaBar}~\cite{BaBar2013} e \textit{Belle}~\cite{Belle2015} ed anche dall'esperimento LHCb~\cite{LHCb-mu}. Al momento la combinazione di tutti questi risultati~\cite{HFAG2016} si discosta di $3.9~\sigma$ dalle previsioni teoriche basate sul Modello Standard~\cite{Fajfer2012}. Se questa deviazione fosse confermata da future misure più precise, rappresenterebbe una evidenza indiretta dell'esistenza di una nuova dinamica. Recentemente LHCb ha realizzato la misura di $\CMcal{R}_{D^*}$ utilizzando un ulteriore canale di decadimento del tauone: $\tau^+ \to \pi^+\pi^-\pi^+(\pi^0)\bar\nu_\tau$. Infatti la precedente misura era stata realizzata utilizzando il decadimento semi-leptonico del tau. Il lavoro di tesi presentato in questo documento riguarda lo studio preliminare di fattibilità della misura di $\CMcal{R}_{D^*}$ in regioni di $q^2 = (p_{B^0}-p_{D^{*-}})^2$, mediante il decadimento $B^0\to D^{*-}\tau^+(\to 3\pi\pi^0\bar\nu_\tau)\nu_\tau$. Il campione di dati utilizzato corrisponde a quelli raccolti da LHCb durante il RUN-1 e quindi pari a $3~\mathrm{fb^{-1}}$ di luminosità integrata. Questo lavoro ha permesso di concludere che questo tipo di analisi è fattibile, nonostante il piccolo numero di eventi di segnale osservati. Tuttavia per rendere l'analisi pronta per la pubblicazione, diversi studi, inclusi quelli degli effetti sistematici, sono ancora necessari.