Studio di fattibilità della ricerca della risonanza Zc(4430)+- nel processo e+e- → psi(2s) pi+ pi- all'esperimento BESIII

Quantum Chromodynamics (QCD) is the theory that best explains the strong interaction. While most of the hadrons are composed by three quarks (baryons) or quark-antiquark pairs (meson), the QCD allows for exotic states, composed by different combinations of quarks. The charmonium spectrum is the ideal laboratory for the search of these states: since 2000, a new unexpected family of unpredicted states has been observed. Among these, the Zc(4430) has been discovered by BELLE collaboration and it is one of the first tetraquark candidates, being composed of at least 4 quarks (two quark and two anti-quarks). The goal of the thesis is to test the feasibility of the search of the Zc(4430) resonant state at the BESIII experiment, which is hosted at the electron-positron collider BEPCII. In my research I investigate the process e+e- → pipipsi(2s) and search for the resonance in the pipsi(2s) invariant mass. Using only the Montecarlo simulation tools provided by the collaboration, the study focuses on extracting the experimental resolution and an estimate of the minimum branching ratio that will allow the observation.

La cromodinamica quantistica (Quantum ChromoDynamics, QCD) è la teoria che spiega l'interazione nucleare forte. Mentre la maggior parte degli adroni è composta da combinazioni di tre quark (barioni) o coppie quark-antiquark (mesoni), la teoria permette adroni "esotici", composti da combinazioni differenti rispetto a quelle convenzionali. Lo spettro del charmonio, mesoni composti da una coppia charm-anticharm, si è rivelato il laboratorio ideale per la ricerca di questi stati: infatti a partire dagli anni 2000, una nuova famiglia di stati non-convenzionali è stata scoperta. Tra questi, la Zc(4430) è stata osservata dalla collaborazione BELLE ed è uno tra i primi candidati tetraquark, ovvero composto da 4 quark (due quark e due anti-quark). Lo studio svolto in questa tesi ha come obiettivo la dimostrazione della fattibilità della ricerca dello stato risonante nei dati dell'esperimento BESIII, rivelatore che opera al collisionatore a fasci leptonici BEPCII. In particolare nella mia ricerca sfrutto il processo e+e- → pipipsi(2S), cercando la risonanza nella massa invariante pipsi(2S). Utilizzando simulazioni Montecarlo dell'esperimento, è stata verificata la risoluzione sperimentale ed è stato testato qual è il rapporto di decadimento che rende possibile l'osservazione.