Search for B → π τ ν with hadronic tagging at Belle
by Philipp Hamer
Date of Examination:2015-11-09
Date of issue:2015-11-24
Advisor:Prof. Dr. Ariane Frey
Referee:Prof. Dr. Ariane Frey
Referee:Prof. Dr. Stan Lai
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Name:phamer_thesis_ediss_webopt.pdf
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Format:PDF
Abstract
English
A search for the decay B → π τ ν is presented. The search is performed on the full Belle data set containing 772E6 B anti-B pairs, collected at the Y(4s) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric energy e+e- collider. The τ lepton is reconstructed in the decays τ → e ν ν, τ → μ ν ν, τ → π ν, and τ → ρ ν. A full reconstruction algorithm based on NeuroBayes is used to reconstruct one B meson, the Btag, in a hadronic decay. The remainder of a signal event contains exactly two charged particles. The separation between signal and background events is performed using boosted decision trees. A fit is performed in the distribution of the extra energy in the electromagnetic calorimeter ECL, which is defined as all energy deposited by neither the Btag nor the reconstructed signal final state particles. No significant signal is observed and an upper limit of Br( B → π τ ν ) < 2.5E-4 is obtained at the 90% confidence level. The result is in good agreement with the Standard Model predictions.
Keywords: Flavor Physics; High Energy Physics; Belle; Physics Beyond The Standard Model; KEK; Semileptonic B Decays
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Eine Suche nach dem Zerfall B → π τ ν wird vorgestellt. Die Suche wird auf dem vollständigen Belle Datensatz durchgeführt, der 772E6 B anti-B Paare beinhaltet, die auf der Y(4s) Resonanz mit Belle Detektor am asymmetrischen e+e- KEKB Beschleuniger gesammelt wurden. Das τ Lepton wird in den Zerfallskanälen τ → e ν ν, τ → μ ν ν, τ → π ν und τ → ρ ν rekonstruiert. Eines der beiden B Mesonen, das Btag, wird mittels eines auf NeuroBayes beruhenden Algorithmus vollständig in einem hadronischen Zerfallskanal rekonstruiert. Der Rest des Kollisionsereignisses beinhaltet genau zwei geladene Spuren im Falle eines Signalzerfalls. Die weitere Trennung zwischen Signal und Untergrund wird mithilfe von Boosted Decision Trees durchgeführt. Ein Fit wird in der Verteilung der Extra Energie im elektromagnetischen Kalorimeter ECL, welche definiert ist als alle Energie die weder vom Btag noch von der rekonstruierten Signalseite stammt, durchgeführt. Kein signifikantes Signal wird beobachtet und ein oberes Limit von Br( B → π τ ν ) < 2.5E-4 basierend auf einem Vertrauensintervall von 90% wird bestimmt. Das Ergebnis ist in guter Übereinstimmung mit der Vorhersage des Standard Modells.