Detection of Neutral Pions in the Belle II Experiment

Abstract

This thesis focuses on the reconstruction efficiency of neutral pions (π0 ) in τ lepton decays within the Belle II experiment at the SuperKEKB collider. Using Monte Carlo simulations, specifically the MC15RD dataset, we analyze τ → 3π(Nπ0 )ντ decay modes, where N = 0, 1, or 2, with a 1-prong leptonic tag side. Seven different π0 reconstruction selections are compared, including recommended selections for the study of B-decays, τ-optimized selections, and multivariate selections developed for specific physics analyses. For each selection, both overall and separated efficiencies are evaluated to assess the performance of detecting single and multiple π0 events. The results contribute to improving signal identification in Belle II analyses and help future studies of τ lepton decays. 1

Tato práce se zaměřuje na účinnost rekonstrukce neutrálních pionů (π0 ) v rozpadech τ leptonu v rámci experimentu Belle II na urychlovači SuperKEKB. Po- mocí simulací Monte Carlo, konkrétně datasetu MC15RD, analyzujeme rozpadové módy τ → 3π(Nπ0 )ντ , kde N = 0, 1 nebo 2, s 1-prong leptonovým tagem na druhé hemisféře. Porovnává se sedm různých kritérií pro rekonstrukci π0 , včetně kritérií optimalyzovaných pro analýzy rozpadů B-mezonů, optimalizovaných pro analýzy τ leptonů a kritérií optimalizovaných pro konkrétní fyzikální analýzy, které používají strojové učení. Pro každé kritérium jsou vyhodnoceny celkové a dílčí účinnosti, které slouží k posouzení účinnosti detekce jednoho či více π0 eventů. Výsledky přispějí ke zlepšení identifikace signálů v analýzách Belle II a podporují budoucí výzkum rozpadů τ leptonu. 1