Analisi preliminare del canale di decadimento D0 → K−π+e+e− con i dati del rivelatore LHCb upgrade

La fisica delle particelle nasce con l’obiettivo di indagare la struttura più intima della materia e le interazioni fondamentali che regolano l’Universo. Dalla scoperta dell’elettrone fino alla formulazione del Modello Standard, ogni progresso ha contribuito non solo ad ampliare le conoscenze di base, ma anche a stimolare lo sviluppo di tecnologie innovative con significative ricadute sulla società. In questo quadro, gli esperimenti condotti presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN rappresentano uno strumento senza precedenti per esplorare la fisica delle alte energie e verificare con estrema precisione le predizioni teoriche. Tra questi, l’esperimento LHCb è dedicato allo studio dei quark pesanti e dei processi rari, con una sensibilità unica nello svelare possibili deviazioni dal Modello Standard. Grazie all’Upgrade I, completato nel 2022 e che ha interessato numerosi sottorivelatori permettendo un notevole aumento della luminosità istantanea registrata, il Run 3 di LHC ha reso disponibile un campione di dati molto più ampio rispetto ai Run precedenti. In questa tesi è stata svolta un’analisi preliminare del decadimento raro D0 → K−π+e+e− utilizzando una frazione dei dati del Run 3. Pur essendo caratterizzato da una probabilità di decadimento estremamente ridotta, tale canale è cruciale poichè consente di stimare il branching ratio di processi analoghi e ancora più rari, come D0 → π−π+e+e− e D0 → K−K+e+e−. L’analisi ha previsto la selezione degli eventi tramite un algoritmo multivariato e lo studio di modelli di fit per l’estrazione dei parametri di interesse. Il risultato principale è la stima del numero di eventi di segnale nell’intervallo di massa invariante selezionato per la coppia di elettroni (675 < m(e+e−) < 875 MeV/c2), pari a NS = 395 ± 30. Questo risultato costituisce un punto di partenza per il calcolo dei branching ratio dei canali rari sopra menzionati.