Study of the K K̄ S-wave amplitude near threshold in the D+ → K −K +K + decay

Abstract

La descripción de mesones escalares ha sido uno de los desafios abiertos en espectroscopía de mesones ligeros en las últimas decadas. En particular, el estudio de estados escalares, tales como el $f_{0}(980)$, ha sido de gran interés dado el poco entendimiento que se tiene sobre estos. En este contexto, las desintegraciones a tres cuerpos de mesones encantados, estudiados mediante el uso de los denominados análisis de los diagramas de Dalitz, se han presentado como excelentes laboratorios para examinar la naturaleza de esos estados. Un canal prometedor para realizar aquellas investigaciones en el LHCb es la desintegración $D^{+}\rightarrow K^{-}K^{+}K^{+}$, la cual puede proveer información valiosa sobre la amplitud de la onda S en el sistema . Esta amplitud es crucial para la estimación de las fracciones de desintegración y de los acoplamientos de los estados escalares a los estados finales, y también es de interés para las medidas de violación de $CP$ en desintegraciones de mesones $B_{s}$.

Esta tesis tiene por objetivo el estudio de la amplitud de la onda S del sistema K K̄ en la desintegración $D^{+}\rightarrow K^{-}K^{+}K^{+}$. Los datos usados fueron medidos por el experimento LHCb desde 2016 hasta 2018 en colisiones $pp$ a una energía del centro de masa de $\sqrt{s} = 13$ TeV correspondiente a una luminosidad integrada de $5.6$ fb$^{-1} (Texto tomado de la fuente).

The description of scalar mesons has been a persistent challenge in the field of light meson spectroscopy over the past several decades. Notably, the investigation of scalar states, such as the $f_{0}(980)$, has been of significant interest due to the limited understanding of their properties. Amid these ongoing challenges, the study of three-body decays of charmed mesons, employing Dalitz plot analysis, has emerged as a valuable tool for probing the nature of these states.

Within this context, the doubly-Cabibbo suppressed decay $D^{+}\rightarrow K^{-}K^{+}K^{+}$ stands out as a promising channel for conducting investigations at LHCb. This decay process offers a unique opportunity to gain insights into the KK̄ S-wave amplitude, a fundamental component in determining branching fractions and couplings of scalar states to their final decay products. Additionally, this amplitude holds relevance for measurements of $CP$ violation in $B_{s}$ meson decays.

The primary objective of this thesis is to explore the KK̄ S-wave amplitude in the $D^{+}\rightarrow K^{-}K^{+}K^{+}$ decay channel. The data employed in this study were collected using the LHCb detector during the period spanning from 2016 to 2018, from proton-proton collisions. This dataset corresponds to an integrated luminosity of $5.6$ fb$^{-1}$ and was acquired at a center-of-mass energy of $13$ TeV.