B flavour tagging with leptons and measurement of the CP violation phase phi_s in the B_s^0 -> J/psi phi decay at the CMS experiment

In questa tesi e' presentato lo sviluppo e l'ottimizzazione di un algoritmo per la determinazione del sapore di produzione di mesoni neutri B^0 e B_s^0 , che sfrutta muoni ed elettroni prodotti nel decadimento semileptonico dell'altro adrone-b prodotto nel processo pp -> bbX a LHC. La carica dei leptoni e' utilizzata per identificare il sapore del mesone-b neutro. Tre campioni di eventi simulati contenenti i decadimenti B_s^0 -> J/psi phi, B^+ -> J/psi K^+ e B^0 -> J/psi K^+ sono sfruttati per lo sviluppo e il controllo delle prestazioni dell'algoritmo. Due reti neurali sono definite separatamente per muoni ed elettroni ed utilizzate per parametrizzare la probabilita' di errata attribuzione del sapore omega dell'algoritmo, utilizzando rispettivamente 24 000 e 20 400 eventi simulati contenenti decadimenti B_s^0 -> J/psi phi. Le prestazioni dell'algoritmo sono inoltre misurate e calibrate su un campione di eventi B^+ -> J/psi K^+ raccolti dall'esperimento CMS nel corso del 2012, pari a 20 fb^-1 . La carica del kaone determina univocamente il sapore del B+ al momento della produzione e consente la misura diretta della probabilita' di errata attribuzione del sapore. Il potere di identificazione dell'algoritmo P_tag = epsilon_tag (1 - 2 omega )^2 , e' misurato essere pari a 0.833 +/- 0.024 (stat.) +/- 0.012 (syst.) % per i muoni e 0.483 +/- 0.020 (stat.) +/- 0.003 (syst.) % per gli elettroni. Il potere di identificazione risultante dalla combinazione dei due algoritmi e' 1.307 +/- 0.031 (stat.) +/- 0.007 (syst.) %. L'algoritmo combinato di identificazione del sapore e' utilizzato nella misura dei parametri phi_s e DeltaGamma_s di violazione della simmetria CP, sensibili a potenziali processi di nuova fisica non inclusi nella descrizione del modello standard. Utilizzando il campione di dati raccolti dall'esperimento CMS nel corso del 2012, e' eseguita una analisi angolare dipendente dal tempo dello stato finale mu^+ mu^- K^+ K^- del decadimento B_s^0 -> J/psi phi, includendo nell'analisi l'algoritmo di identificazione del sapore. Un totale di 49 000 decadimenti ricostruiti del mesone B_s^0 sono utilizzati per estrarre il valore sperimentale della fase debole phi_s e la differenza di vita media DeltaGamma_s : phi_s = -0.075 +/- 0.097 (stat.) +/- 0.031 (syst.) rad DeltaGamma_s = 0.095 +/- 0.013 (stat.) +/- 0.007 (syst.) ps^-1