Studio del fondo combinatoriale di coppie di muoni all'esperimento COMPASS al CERN

The COMPASS experiment measured in 2018 the pion-induced Drell-Yan process. In this process, a quark-antiquark annihilation produces a virtual photon that decays into a pair of muons of opposite charge. Those pairs with invariant masses M>4 GeV/c2 provide a relatively pure Drell-Yan sample. Nevertheless, other physics mechanisms have significant contributions at lower masses. The combinatorial background of uncorrelated muon pairs is a contaminant to the Drell-Yan and J/ψ production. Usually it is evaluated from the like-sign muon pairs recorded simultaneously, with the disadvantage of limited statistics. In this thesis an alternative method, the so-called event mixing, is adopted. The real data collected in 2018 by COMPASS have been used in order to build a model of combinatorial background out of uncorrelated muons originating from different events, capable of firing the dimuon trigger and resulting in a viable vertex inside target. This method is compared with the like-sign muon pairs technique, in order to validate it.

L'esperimento COMPASS ha misurato nel 2018 il processo Drell-Yan con fascio di pioni. In questo processo un'annichilazione quark-antiquark produce un fotone virtuale che decade in una coppia di muoni di carica opposta. Le coppie con massa invariante M>4 GeV/c2 costituiscono un campione Drell-Yan relativamente puro. Tuttavia, altri meccanismi danno un contributo significativo a masse inferiori. Tra questi, il fondo combinatoriale di coppie di muoni non correlate, che contamina la produzione Drell-Yan e J/ψ, viene di solito valutato a partire dalle coppie di muoni di uguale segno registrate simultaneamente. Questa tecnica ha però lo svantaggio di avere una statistica limitata. In questa tesi viene adottato un metodo alternativo, il cosiddetto event mixing. I dati reali raccolti nel 2018 dall'esperimento COMPASS sono stati utilizzati per costruire un modello del fondo combinatoriale di muoni non correlati provenienti da eventi diversi, in grado di dare un segnale di trigger di dimuoni e di generare un vertice nel bersaglio. Al fine di validare il metodo, risultati sono confrontati con quelli ottenuti con la tecnica delle coppie di muoni di uguale segno.