Theory of semileptonic B → D(∗)lν decays and sensitivity studies to new physics effects

In questa tesi, si vuole investigare l’effetto che la fisica oltre il modello standard ha sui decadimenti semileptonici B → D(∗)lν, dove l può essere un τ, un µ o un elettrone. Questo lavoro è stato spronato dalle cosiddette anomalie della fisica del B in processi a corrente carica, che consistono in un tasso del decadimento B → D(∗)τν più alto rispetto alle predizioni teoriche. Tra i vari tipi di fisica oltre lo standard model introdotti per spiegare questa ed altre anomalie del B, la soluzione con un contributo di tipo tensoriale appare la più convincente e studiata nella letteratura recente, principalmente per la sua generalità e semplicità. Altri tipi di contributi, come i leptoquarks e il modello a due Higgs, vengono considerati. Per studiare questi effetti, la tesi è stata organizzata in due parti: una teorica ed una sperimentale. Nella prima, dopo una introduzione sulle recenti osservazioni sperimentali che hanno evidenziato queste anomalie, vengono presentate le conoscenze teoriche necessarie per affrontare l’argomento. Sono quindi spiegati i fattori di forma, che sono cruciali per descrivere i decadimenti semileptonici, e viene considerata la loro importanza per fare predizioni affidabili. Si deriva in dettaglio l’ampiezza di decadimento sia per il caso B → D sia per il B → D∗, mostrando come costruire osservabili sensibili al contributo di nuova fisica. Ignorando gli effetti del rivelatore nella ricostruzione dei decadimenti, si attua uno studio sulla sensibilità ai fattori di forma e alla fisica oltre lo standard model. Dopo aver introdotto i metodi Monte Carlo, si descrive l’approccio usato per effettuare lo studio di fattibilità sia per il caso di solo modello standard, sia per il caso di nuova fisica. Infine, vengono mostrati i risultati dello studio, e vengono presentate le conclusioni e prospettive future riguardo questa area di ricerca