Ricerca di violazione del sapore per leptoni carichi nei decadimenti Z→ll' all'esperimento CMS

Charged lepton flavour violation is strongly suppressed in the Standard Model, and its observation would provide unambiguous evidence of a new physics phenomenon. This thesis presents a search for the lepton flavour-violating decay Z → eμ in proton–proton collisions at √s = 13.6 TeV, recorded by the CMS experiment at the LHC in 2024 and corresponding to an integrated luminosity of 109.95 fb−1. A signal would appear as a narrow peak at the Z boson mass in the invariant mass distribution of opposite-charge electron–muon pairs. No significant excess over the expected background is observed. The observed (expected) upper limit on the branching fraction at 95% confidence level is 1.4 (2.0) × 10−7, including statistical uncertainties only. The expected sensitivity is comparable to that of the previous CMS search, based on 138 fb−1 at 13 TeV, and the analysis provides the basis for its extension to the full dataset at 13.6 TeV.

La violazione del sapore per leptoni carichi è fortemente soppressa nel Modello Standard e la sua osservazione costituirebbe un’evidenza inequivocabile di nuova fisica. Questa tesi presenta la ricerca del decadimento Z → eμ, che viola il sapore leptonico, nelle collisioni protone–protone a √s = 13.6 TeV registrate dall’esperimento CMS di LHC nel 2024, corrispondenti a una luminosità integrata di 109.95 fb−1. Un segnale apparirebbe come un picco in corrispondenza della massa del bosone Z nella distribuzione di massa invariante delle coppie elettrone–muone di carica opposta. Non si osserva alcun eccesso significativo rispetto al fondo atteso. Il limite superiore osservato (atteso) sul branching fraction al 95% di livello di confidenza è 1.4 (2.0) × 10−7, considerando le sole incertezze statistiche. La sensibilità attesa è paragonabile a quella della precedente ricerca di CMS, basata su 138 fb−1 a 13 TeV, e l’analisi costituisce la base per la ricerca nell’intero dataset raccolto a 13.6 TeV.