Decay-time-dependent studies of strange beauty mesons

Abstract

In this thesis, two decay-time-dependent analyses of Bs0-meson decays are presented. Precise measurements are performed using proton-proton collision data recorded by the LHCb experiment between 2015 and 2018. Based on the reconstruction and selection of 378 700 +/- 700 Bs0 to Ds- pi+ decays, the most precise measurement of the Bs0-Bsbar0 oscillation frequency DeltaMs = (17.7683 +/- 0.0051 +/- 0.0032) ps−1 in the world to date is achieved. This measurement alone is an essential test of the Standard Model of particle physics. In addition, it is a crucial ingredient to increase the precision of decay-time-dependent measurements of other Bs0-decay modes. The presented analysis of Bs0 to Ds K decays benefits from this updated measurement of DeltaMs and from further improvements of algorithms and methods. The CKM angle gamma = (74 +/- 11)°, an important Standard Model parameter, is measured based on 20 950 +/- 180 selected decays. Compared to the analysis using data from 2011 and 2012, the precision is improved beyond what would be expected from the increase in data sample sizes.

In dieser Dissertation werden zwei zerfallszeitabhängige Messungen von Bs0-Meson Zerfällen vorgestellt. Beide Messungen basieren auf der Analyse eines Datensatzes von Proton-Proton Kollisionen aufgezeichnet zwischen 2015 und 2018 am LHCb-Experiment. Die Rekonstruktion und Selektion von 378 700 +/- 700 Bs0 zu Ds- pi+ Zerfällen ermöglicht die zur Zeit weltweit präziseste Messung der Bs0-Bsbar0 Oszillationsfrequenz DeltaMs = (17.7683 +/- 0.0051 +/- 0.0032) ps−1 . Die Messung von DeltaMs selbst ist ein wichtiger Test des Standardmodells der Teilchenphysik. Darüber hinaus liefert sie einen wesentlichen Beitrag um die Präzision weiterer zerfallszeitabhängiger Messungen von Bs0-Meson Zerfällen zu steigern. Die vorgestellte Analyse von Bs0 zu Ds K Zerfällen profitiert von der präziseren Kenntnis von DeltaMs, sowie von verbesserten Verfahren und Algorithmen. Der CKM Winkel gamma =(74 +/- 11)°, ein wichtiger Standardmodell Parameter, wird anhand von 20 950 +/- 180 selektierten Zerfällen bestimmt. Im Vergleich zu der vorherigen Analyse der in 2011 und 2012 aufgezeichneten Daten fällt die Verbesserung damit höher aus, als die erhöhte Statistik alleine erwarten lässt.