Search for CP Violation through the Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺ decay in the LHCb Experiment

Abstract

This dissertation aims to report the search for charge-parity (CP) violation in the singly-Cabibbo-suppressed decay Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺ at the LHCb Experiment (CERN). According to the Standard Model, direct CP violating asymmetries in charm decays can occur but only up to the order of 10⁻³ or less. If asymmetries at the percent level are found, new CP violation mechanisms beyond the Standard Model are necessary. A model- independent technique known as the Mirandizing method is performed to look for local charge asymmetries in the phase space (the so-called Dalitz plot), of the decay Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺. Our final data sample consists of over 50 thousand events collected in 2012 by the LHCb experiment from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV. This is the first time that such analysis is performed to this channel. To guarantee that no nuisance asymmetries appear due to other sources such as background, production or detection effects, the study is first performed to the mass sidebands of the signal as well as to two control channels, D⁺ → K⁻ π⁺ π⁺ and Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ π⁺, for which no CP violating asymmetries are expected since they are Cabibbo-favored decays. We then analyze the signal sample to find that, under the current statistics, there is no sign of CP violation in the Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺ decay.

Esta disertación tiene como objetivo informar la búsqueda de violación de la paridad de carga (CP) en la desintegración suprimida por Cabibbo simple Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺ en el Experimento LHCb (CERN). Según el modelo estándar, el CP directo que viola las asimetrías en las desintegraciones de encanto puede ocurrir, pero sólo hasta el orden de 10⁻³ o menos. Si se encuentran asimetrías a nivel porcentual, se necesitan nuevos mecanismos de violación del CP más allá del modelo estándar. Se realiza una técnica independiente del modelo conocida como método Mirandizing para buscar asimetrías de carga locales en el espacio de fase (el llamado gráfico de Dalitz), de la desintegración Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺. Nuestra muestra de datos final consta de más de 50 mil eventos recopilados en 2012 por el experimento LHCb de colisiones protón-protón en un centro de masa de energía de 8 TeV. Esta es la primera vez que se realiza un análisis de este tipo en este canal. Para garantizar que no aparezcan asimetrías molestas debido a otras fuentes, como efectos de fondo, producción o detección, el estudio se realiza primero en las bandas laterales de masa de la señal, así como en dos canales de control, D⁺ → K⁻ π⁺ π⁺ y Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ π⁺, para los cuales no se espera que CP viole asimetrías ya que son desintegraciones favorecidas por Cabibbo. Luego analizamos la muestra de señal para encontrar que, según las estadísticas actuales, no hay signos de violación de CP en la desintegración Dₛ⁺ → K⁻ K⁺ K⁺.