Precision measurements of 𝐬𝐢𝐧 (𝟐𝜷) with the LHCb experiment

Abstract

High-precision measurements of observables of the Standard Model of particle physics, like the CKM matrix parameters, are key to answering the open questions of particle physics. The most precise CKM angle sin(2β) can be optimally determined by a decay-time dependent measurement of CP violation in B→ψKS0 decays. In this thesis data from B→J/ψ(→μμ)KS0, B→ψ(2S)(→μμ)KS0 and B→J/ψ(→ee)KS0 decays is analysed with KS0→π+π- collected at a centre-of-mass energy of √s = 13TeV with pp collisions by the LHCb experiment between 2015 and 2018. The data corresponds to an integrated luminosity of 6/fb and results in the combination of all three decays for the CP violation parameters in S(ψKS0) = 0.717 +/- 0.013 (stat.) +/- 0.008 (syst.), C(ψKS0) = 0.008 +/- 0.012 (stat.) +/- 0.003 (syst.), where S corresponds to sin(2β). This is consistent with the Standard Model predictions and with previous measurements. Furthermore, this is the most precise single measurement and more precise than the current world average.

Hochpräzessionsmessungen von Observablen des Standardmodells der Teilchenphysik, wie die Parameter der CKM-Matrix, sind entscheidend, um offene Fragen der Teilchenphysik zu beantworten. Der am genauesten gemessene CKM Winkel sin(2β) kann optimal gemessen werden mit Zerfallszeit-abhängigen CP-verletzenden Messungen in B→ψKS0 Zerfällen. In dieser Arbeit wurden Daten von B→J/ψ(→μμ)KS0, B→ψ(2S)(→μμ)KS0 und B→J/ψ(→ee)KS0 Zerfällen mit KS0→π+π- analysiert. Diese wurden aufgenommen bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 13TeV mit pp Kollisionen am LHCb-Experiment zwischen 2015 und 2018. Die Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 6/fb und resultieren in der Kombination von allen drei Zerfällen für die CP-verletzenden Parameter in S(ψKS0) = 0.717 +/- 0.013 (stat.) +/- 0.008 (syst.), C(ψKS0) = 0.008 +/- 0.012 (stat.) +/- 0.003 (syst.), wobei S sin(2β) entspricht. Das ist konsistent mit den Vorhersagen des Standardmodells und vorherigen Messungen. Die Messung erreicht die größte Genauigkeit einer Einzelmessung und ist genauer als der Weltmittelwert.