Autor(en): | Seuthe, Alex |
Titel: | Test of lepton flavour universality with rare beauty-quark decays at the LHCb experiment |
Sprache (ISO): | en |
Zusammenfassung: | Recent measurements of the lepton flavour universality show evidence of a violation of the Standard
Model of particle physics. However, further investigation with higher sensitivity is needed to either
falsify or confirm the anomalies. This thesis describes the first simultaneous measurement of the lepton
flavour universality ratios đ
đŸ with đ”+ â đŸ +â+ââ decays and đ
đŸâ0 with đ”0 â đŸâ0â+ââ decays using the
entire current available data set of the LHCb experiment recorded during the years 2011 to 2018. Both
ratios are evaluated in two regions of đ2, which is the squared invariant mass of the dilepton system.
Even though the central values of the results are kept blind and will only be published once the analysis
has passed the collaboration-internal review process, the presented sensitivities on đ
đŸ and đ
đŸâ0 already
show that this will be the most precise test of lepton flavour universality with these decays to date. The
analysis work described in this thesis comprises the first measurement of đ
đŸ at low đ2 at LHCb and an
updated measurement of đ
đŸâ0 with an enlarged data set. Statistical and systematic uncertainties as well
as correlations between the four measurements are thus determined coherently for the first time and
allow for improved interpretations. The calibration of the simulation used to determine the selection
efficiency is a crucial component of the analysis to ensure that deviations of the measurements from
the Standard Model expectation are not an effect due to remaining imperfections of the simulation.
Therefore, a complex multi-stage calibration procedure has been developed together with an optimised
selection strategy. Simulation of the signal decays is calibrated with the help of high-yield control
samples chosen to minimise correlations between calibration and signal data sets. The experimental
procedure of the analysis is validated by multiple stringent cross-checks. JĂŒngste Messungen der Lepton-Flavour-UniversalitĂ€t zeigen deutliche Hinweise auf eine Verletzung des Standardmodells der Teilchenphysik. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die Anomalien mit erhöhter SensitivitĂ€t zu bestĂ€tigen oder zu falsifizieren. Diese Dissertation beschreibt die erste simultane Messung der Lepton-Flavour-UniversalitĂ€ts-VerhĂ€ltnisse đ đŸ mit đ”+ â đŸ +â+ââ-ZerfĂ€llen und đ đŸâ0 mit đ”0 â đŸâ0â+ââ-ZerfĂ€llen unter Verwendung des gesamten derzeit verfĂŒgbaren Datensatzes des LHCb-Experiments, der in den Jahren 2011 bis 2018 aufgezeichnet wurde. Beide VerhĂ€ltnisse werden in jeweils zwei Bereichen von đ2, der quadrierten invarianten Masse des Dilepton-Systems, bestimmt. Auch wenn die Zentralwerte der Ergebnisse blind sind und erst veröffentlicht werden, wenn die Analyse den kollaborationsinternen ĂberprĂŒfungsprozess durchlaufen hat, zeigen die vorgestellten SensitivitĂ€ten fĂŒr đ đŸ und đ đŸâ0 bereits, dass dies der bisher genaueste Test der Lepton-Flavour-UniversalitĂ€t mit diesen ZerfĂ€llen sein wird. Die in dieser Dissertation beschriebene Analysearbeit umfasst die erste Messung von đ đŸ im unteren đ2-Bereich mit dem LHCb-Experiment und eine aktualisierte Messung von đ đŸâ0 mit einem vergröĂerten Datensatz. Statistische und systematische Unsicherheiten sowie Korrelationen zwischen den vier Messungen werden dadurch erstmals kohĂ€rent bestimmt und ermöglichen verbesserte Interpretationen. Die Kalibrierung der Simulation, welche zur Bestimmung der Selektionseffizienz verwendet wird, ist ein entscheidender Bestandteil der Analyse, um sicherzustellen, dass eine mögliche Abweichung der Messung von der Erwartung des Standardmodells nicht ein Effekt durch verbliebene Imperfektionen der Simulation ist. Daher wurde ein komplexes mehrstufiges Kalibrierungsverfahren zusammen mit einer optimierten Selektionsstrategie entwickelt. Die Kalibrierung wird mit Hilfe von KontrollkanĂ€len durchgefĂŒhrt, die so ausgewĂ€hlt werden, dass die Korrelationen zwischen Kalibrierungsund SignaldatensĂ€tzen minimiert werden. Das experimentelle Verfahren der Analyse wird durch mehrere stringente Cross-Checks validiert. |
Schlagwörter: | Teilchenphysik LHCb-Experiment CERN Flavour-Physik Seltene ZerfÀlle |
Schlagwörter (RSWK): | Elementarteilchenphysik LHCb <Teilchendetektor> Flavour <Elementarteilchen> Zerfall |
URI: | http://hdl.handle.net/2003/40985 http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-22834 |
Erscheinungsdatum: | 2022 |
Enthalten in den Sammlungen: | Experimentelle Flavourphysik |
Dateien zu dieser Ressource:
Datei | Beschreibung | GröĂe | Format | |
---|---|---|---|---|
Dissertation_Physik_AlexSeuthe.pdf | DNB | 12.05 MB | Adobe PDF | Ăffnen/Anzeigen |
Diese Ressource ist urheberrechtlich geschĂŒtzt. |
Diese Ressource ist urheberrechtlich geschĂŒtzt. rightsstatements.org