Measurements of the CKM parameter sin(2β) in B0→ ψΚS decays with the LHCb experiment
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Date
2024
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Abstract
This thesis presents CP-violation measurements conducted with data recorded by the LHCb detector during the Run 2 data-taking phase of the LHC. The size of the data set corresponds to an integrated luminosity of 6fb^−1 . A time-dependent measurement of the CP asymmetry arising in decays of neutral B mesons to CP-invariant final states is performed in three decay channels: B→J/ψ(→μ+μ-)KS, B→J/ψ(→e+e-)KS and B→ψ(2S)(→μ+μ-)KS.
The KS mesons are reconstructed in decays to two oppositely charged pions. A combined fit to the Run 2 data set of LHCb is performed in the three analyzed channels and gives the result
S = 0.717 +- 0.013 (stat) +- 0.008 (syst),
C = 0.008 +- 0.012 (stat) +- 0.003 (syst).
This result is more precise than the previous world averages of these parameters, making this measurement the most precise single measurement of the quantity S to date. The parameter S is related to the CKM angle β, which parametrizes CP violation in the Standard Model of particle physics. The result is consistent with previous measurements from the LHCb collaboration and the B-factories Belle and BaBar.
In dieser Arbeit werden Messungen von CP-Verletzung vorgestellt. Die Messungen wurden mit Daten durchgeführt, die vom LHCb-Detektor während der Run 2-Datennahme des LHC aufgezeichnet wurden. Die Größe des Datensatzes entspricht einer integrierten Luminosität von 6fb^-1. Eine zeitabhängige Messung der CP-Asymmetrie, die bei Zerfällen von neutralen B-Mesonen in CP-invariante Eigenzustände entsteht, wird in drei Zerfallskanälen durchgeführt: B→J/ψ(→μ+μ-)KS, B→J/ψ(→e+e-)KS und B→ψ(2S)(→μ+μ-)KS. Die KS-Mesonen werden in Zerfällen zu zwei entgegengesetzt geladenen Pionen rekonstruiert. Eine kombinierte Messung des LHCb Run 2-Datensatzes wird in den drei gemessenen Endzuständen durchgeführt und liefert das Ergebnis S = 0.717 +- 0.013 (stat) +- 0.008 (syst), C = 0.008 +- 0.012 (stat) +- 0.003 (syst). Dieses Ergebnis ist präziser als die bisherigen Weltmittelwerte dieser Parameter. Dadurch ist diese Messung zugleich die bisher genaueste Einzelmessung der Größe S. Der Parameter S hängt mit dem CKM-Winkel β zusammen, der die CP-Verletzung im Standardmodell der Teilchenphysik parametrisiert. Das Ergebnis ist konsistent mit früheren Messungen der LHCb-Kollaboration und der B-Fabriken Belle und BaBar.
In dieser Arbeit werden Messungen von CP-Verletzung vorgestellt. Die Messungen wurden mit Daten durchgeführt, die vom LHCb-Detektor während der Run 2-Datennahme des LHC aufgezeichnet wurden. Die Größe des Datensatzes entspricht einer integrierten Luminosität von 6fb^-1. Eine zeitabhängige Messung der CP-Asymmetrie, die bei Zerfällen von neutralen B-Mesonen in CP-invariante Eigenzustände entsteht, wird in drei Zerfallskanälen durchgeführt: B→J/ψ(→μ+μ-)KS, B→J/ψ(→e+e-)KS und B→ψ(2S)(→μ+μ-)KS. Die KS-Mesonen werden in Zerfällen zu zwei entgegengesetzt geladenen Pionen rekonstruiert. Eine kombinierte Messung des LHCb Run 2-Datensatzes wird in den drei gemessenen Endzuständen durchgeführt und liefert das Ergebnis S = 0.717 +- 0.013 (stat) +- 0.008 (syst), C = 0.008 +- 0.012 (stat) +- 0.003 (syst). Dieses Ergebnis ist präziser als die bisherigen Weltmittelwerte dieser Parameter. Dadurch ist diese Messung zugleich die bisher genaueste Einzelmessung der Größe S. Der Parameter S hängt mit dem CKM-Winkel β zusammen, der die CP-Verletzung im Standardmodell der Teilchenphysik parametrisiert. Das Ergebnis ist konsistent mit früheren Messungen der LHCb-Kollaboration und der B-Fabriken Belle und BaBar.
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Table of contents
Keywords
CP violation, LHCb, CERN, CKM, Cabibbo Kobayashi Maskawa, Particle