Analysis of rare hadronic decay modes and simulation studies for the scintillating fibre tracker at the LHCb experiment
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Date
2018
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Abstract
The work presented in this thesis comprises two individual topics: While the first part presents
a branching ratio measurement of the decay π΅0π β πΎ0SπΎ0S, the second part discusses the authorβs
contribution to the simulation of the upgraded LHCb detector.
To reduce systematic uncertainties, the branching ratio is measured normalised to the branching
ratio β¬(π΅0 β ππΎ0S). The analysed data sample corresponds to an integrated luminosity of 3 fbβ1
of ππ collisions recorded at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV by the LHCb experiment.
The branching ratio has been measured as:
β¬(π΅0π β πΎ0SπΎ0S) = (22.9 Β± 7.3 (stat) Β± 1.7 (syst) Β± 2.2 (β¬(π΅0 β ππΎ0S)) Β± 1.3 (ππ/ππ )) β
10β6 .
The result is compatible within 1.7 π with results for the branching ratio β¬(π΅0π β πΎ0πΎ0) from
various theory predictions and a measurement performed by the Belle experiment.
The performance of the Scintillating Fibre (SciFi) tracker, which will be installed for the upgrade
of the LHCb experiment during the Long Shutdown 2 of the LHC, depends mainly on the light
yield of the scintillating fibres. Since this light yield is reduced over time by radiation induced
damage, the correct description of the light yield attenuation depending on the integrated
luminosity is a crucial part of the trackerβs simulation. The second part of the thesis describes the
construction of a software framework that allows to simulate lookup maps for this attenuation
as a function of the hit position, which are then used in the LHCb detector simulation.
Diese Arbeit umfasst zwei verschiedene Hauptthemen: WΓ€hrend im ersten Teil die Messung des VerzeigungsverhΓ€ltnis des Zerfalls π΅0π β πΎ0SπΎ0S beschrieben wird, zeigt der zweite Teil den Beitrag des Autors zur Simulation des LHCb Detektors nach seinem Upgrade. Um systematische Unsicherheiten zu verringern, wird das VerzeigungsverhΓ€ltnis relativ zum VerzeigungsverhΓ€ltnis β¬(π΅0 β ππΎ0S) gemessen. Der verwendete Datensatz entspricht einer integrierten LuminositΓ€t von 3 fbβ1 von ππ-Kollisionen, aufgenommen vom LHCb-Experiment bei Schwerpunktenergien von 7 und 8 TeV. Die Messung des VerzweigungsverhΓ€ltnis ergibt: β¬(π΅0π β πΎ0SπΎ0S) = (22.9 Β± 7.3 (stat) Β± 1.7 (syst) Β± 2.2 (β¬(π΅0 β ππΎ0S)) Β± 1.3 (ππ/ππ )) β 10β6 . Das Ergebnis ist innerhalb von 1.7 π kompatibel mit den Werten fΓΌr das VerzweigungsverhΓ€ltnis β¬(π΅0π β πΎ0πΎ0) aus verschiedenen theoretischen Vorhersagen sowie aus der Messung durch das Belle-Experiment. Die LeistungsfΓ€higkeit des Scintillating Fibre (SciFi) Tracker, welcher fΓΌr das Upgrade des LHCb Detektor wΓ€hrend des Long Shutdown 2 des LHC installiert wird, hΓ€ngt hauptsΓ€chlich von der Lichtausbeute der szintillierenden Fasern ab. Da diese Lichtausbeute durch strahlungsinduzierte SchΓ€den reduziert wird, ist eine korrekte Beschreibung dieser AbschwΓ€chung in AbhΓ€ngigkeit von der integrierten LuminositΓ€t ein entscheidender Teil der Detektorsimulation. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt den Aufbau eines Software-Frameworks, das es ermΓΆglicht, die LichtausbeuteabschwΓ€chung als Funktion der Hit-Position zu simulieren. Dies wird im LHCb Software-Framework fΓΌr die Detektorsimulation verwendet.
Diese Arbeit umfasst zwei verschiedene Hauptthemen: WΓ€hrend im ersten Teil die Messung des VerzeigungsverhΓ€ltnis des Zerfalls π΅0π β πΎ0SπΎ0S beschrieben wird, zeigt der zweite Teil den Beitrag des Autors zur Simulation des LHCb Detektors nach seinem Upgrade. Um systematische Unsicherheiten zu verringern, wird das VerzeigungsverhΓ€ltnis relativ zum VerzeigungsverhΓ€ltnis β¬(π΅0 β ππΎ0S) gemessen. Der verwendete Datensatz entspricht einer integrierten LuminositΓ€t von 3 fbβ1 von ππ-Kollisionen, aufgenommen vom LHCb-Experiment bei Schwerpunktenergien von 7 und 8 TeV. Die Messung des VerzweigungsverhΓ€ltnis ergibt: β¬(π΅0π β πΎ0SπΎ0S) = (22.9 Β± 7.3 (stat) Β± 1.7 (syst) Β± 2.2 (β¬(π΅0 β ππΎ0S)) Β± 1.3 (ππ/ππ )) β 10β6 . Das Ergebnis ist innerhalb von 1.7 π kompatibel mit den Werten fΓΌr das VerzweigungsverhΓ€ltnis β¬(π΅0π β πΎ0πΎ0) aus verschiedenen theoretischen Vorhersagen sowie aus der Messung durch das Belle-Experiment. Die LeistungsfΓ€higkeit des Scintillating Fibre (SciFi) Tracker, welcher fΓΌr das Upgrade des LHCb Detektor wΓ€hrend des Long Shutdown 2 des LHC installiert wird, hΓ€ngt hauptsΓ€chlich von der Lichtausbeute der szintillierenden Fasern ab. Da diese Lichtausbeute durch strahlungsinduzierte SchΓ€den reduziert wird, ist eine korrekte Beschreibung dieser AbschwΓ€chung in AbhΓ€ngigkeit von der integrierten LuminositΓ€t ein entscheidender Teil der Detektorsimulation. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt den Aufbau eines Software-Frameworks, das es ermΓΆglicht, die LichtausbeuteabschwΓ€chung als Funktion der Hit-Position zu simulieren. Dies wird im LHCb Software-Framework fΓΌr die Detektorsimulation verwendet.
Description
Table of contents
Keywords
HEP, CERN, LHC, LHCb, Teilchenphysik, Flavourphysik, Szintillierende Fasern, Detektor, Spurdetektor
Subjects based on RSWK
Hochenergiephysik, LHCb <Teilchendetektor>, Elementarteilchenphysik