Browsing by Author "Ciborowski, Jacek"
Results Per Page
Sort Options
Item Badania funkcji struktury fotonu w obszarze energii przyszłego liniowego zderzacza ILC/CLIC(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2018) Turbiarz, Beata; Zawiejski, Leszek; Ciborowski, Jacek; Przybycień, Mariusz; Muryn, BogdanW niniejszej rozprawie przedstawiono wyniki badań poświęconych możliwości pomiaru hadronowej funkcji struktury fotonu w nowym niezbadanym zakresie energii, jaki oferuje przyszły liniowy zderzacz ILC lub CLIC. Projekty obu zderzaczy są wciąż rozwijane i czekają na ostateczną decyzję odnośnie tego, który z nich zostanie skierowany do realizacji. Badania przeprowadzono w oparciu o przypadki DIS, rozproszeń głęboko nieelastycznych elektronów na prawie rzeczywistych fotonach, generowanych przy użyciu programów PYTHIA 6.4.28, HERWIG 6.5.21 i TWOGAM 2.04. W kolejnych krokach rozwoju analizy generowane przypadki poddane zostały symulacji odpowiedzi detektorów na przechodzące przez nie cząstki oraz rekonstrukcji. Dla tego celu wykorzystano pakiet globalnego oprogramowania ILCSoft napisany specjalnie dla zderzaczy liniowych. Badania hadronowej funkcji struktury F2γ prowadzono zarówno na poziomie generatora jak i dla wielkości zrekonstruowanych. Przeprowadzona analiza wymagała informacji o rozproszonych elektronach, którą dostarczyły zaprojektowane dla zderzacza ILC/CLIC detektory BeamCal i LumiCal, pracujące w obszarze małych kątów biegunowych w zakresie 5 – 110 mrad. Większe kąty rozproszonych elektronów mierzono w kalorymetrze ECAL Endcap. Wyznaczone wartości hadronowej funkcji struktury fotonu porównano z przewidywaniami bazującymi na teoretycznych parametryzacjach funkcji struktury. Zaobserwowano jakościowe podobieństwo z rozkładami teoretycznymi. W szeregu przypadków, w zależności od programu użytego do ich generacji, wyznaczone wartości funkcji F2γ wykazywały szybszy wzrost dla dużych wartości zmiennej x. Badania ewolucji funkcji struktury fotonu potwierdzają logarytmiczną zależność od wirtualności fotonu Q2, co jest zgodne z przewidywaniami QCD.Item Badanie mezonów powabnych w rozpadach B w eksperymencie Belle(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2017) Werbycka, Olga; Bożek, Andrzej; Wiechczyński, Jarosław; Kisielewska, Danuta; Ciborowski, Jacek; Szumlak, TomaszNiniejsza praca dotyczy badania klasy podwójnie powabnych rozpadów z dziwnością B -> D^(*)D^(*)_s(J). Pomiary przeprowadzono w oparciu o rozkłady masy brakującej w inkluzywnych przejściach B ->D^(*)X, a zatem w sposób wolny od założeń o rozpadach rezonansów D^(*)_s(J). Badania zostały wykonane na próbce danych równej 772x10^6 par mezonów BB-bar zarejestrowanych w detektorze Belle pracującym na akceleratorze KEKB, który jest zderzaczem e^+e^- o asymetrycznych energiach wiązek i całkowitej energii w układzie środka masy równej masie rezonansu Y(4S). Zostały wyznaczone następujące częstości rozgałęzień dla rozpadów B do stanów D^(*)D_s^(*): ẞ(B^+ -> D^0D_s^+) = (0,82 ± 0,02 ± 0,07 ± 0,04)%, ẞ(B^+ -> D^0D_s^*+) = (0,66 ± 0,03 ± 0,06 ± 0,04)%, ẞ(B^+ -> D^*0D_s^+) = (0,70 ± 0,12 ± 0,07 ± 0,05)%, ẞ(B^+ -> D^*0D_s^*+) = (2,46 ± 0,09 ± 0,25 ± 0,18)%, ẞ(B^0+ -> D^-D_s^+) = (0,73 ± 0,04 ± 0,07 ± 0,03)%, ẞ(B^0 -> D^-D_s^*+) = (0,84 ± 0,03 ± 0,08 ± 0,04)%, ẞ(B^0 -> D^*-D_s^+) = (0,70 ± 0,05 ± 0,07 ± 0,02)%, ẞ(B^0 -> D^*-D_s^*+) = (1,56 ± 0,03 ± 0,15 ± 0,05)%, oraz dla rozpadów B do stanu wzbudzonego Ds1(2460): B(B+ -> D¯0Ds1(2460)+) = (0,17 ± 0,05 ± 0,015 ± 0,08)%, B(B+ -> D¯*0Ds1(2460)+) = (0,93 ± 0,17 ± 0,09 ± 0,07)%, B(B0 -> D-Ds1(2460)+) = (0,29 ± 0,06 ± 0,03 ± 0,01)%, B(B0 -> D*-Ds1(2460)+) = (0,74 ± 0,08 ± 0,07 ± 0,02)%. Przytoczone niepewności pomiarów oznaczają kolejno błędy: statystyczny, systematyczny oraz związany z niepewnością stosunków rozgałęzień dla rozpadów rezonansów pośrednich występujących w badanych procesach. Uzyskane dokładności wyznaczenia częstości rozpadów są porównywalne lub dokładniejsze niż publikowane średnie światowe.Item Evidence of the Exclusive Jet Production Using the ATLAS Detector(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Erland, Paula; Chwastowski, Janusz; Trzebiński , Maciej; Ciborowski, Jacek; Łuszczak, Marta; Szumlak, TomaszPrawdopodobnie od początku swojej historii ludzie zaczęli zadawać pytania dotyczące ich otoczenia. Ta ciekawość prowadziła ludzkość przez wieki odkryć i innowacji. Wciąż jednak wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Wśród nich są bardzo podstawowe, takie jak te o początek Wszechświata lub o prawa nim rządzące. Jednym ze sposobów znalezienia odpowiedzi na pytania dotyczące natury naszego Wszech- świata jest badanie podstawowych składników materii. Można to zrobić za pomocą najpotężniejszych mikroskopów zbudowanych ludzką ręką – akceleratorów cząstek – i ich „oczu” – detektorów. Ogólną ideą działania takiej aparatury jest zderzanie przyspieszonych wiązek cząstek (np. elektronów, protonów, jonów) i mierzenie produktów takiego zderzenia. Obecnie, ze względu na złożoność tych urządzeń, badania prowadzone są we współpracy skupiającej fizyków z całego świata. Jednym z takich międzynarodowych laboratoriów jest CERN (Conseil Europ ́een pour la Recherche Nucl ́eaire), w którym znajduje się największy akcelerator dotychczas zbudowany przez człowieka – Wielki Zderzacz Hadronów (LHC). Akcelerator ten wraz z zainstalowanymi na nim detektorami umożliwia badanie różnych zjawisk pojawiających się w oddziaływaniach zderzają- cych się cząstek. Niniejsza praca opisuje badania dotyczące produkcji tzw. dżetów w przypadkach gdy jeden z oddziałujących protonów pozostaje nietknięty i może zostać zmierzony. Pierwszy rozdział zawiera wprowadzenie do Modelu Standardowego, który jest powszechnie używaną teorią opisującą cząstki elementarne i oddziaływania między nimi. Omówiona została również chromodynamika kwantowa – teoria opisująca oddziaływania kwarków i gluonów. W rozdziale można również znaleźć opis procesów dyfrakcyjnych, które są jednymi z możliwych typów oddziaływań podczas zderzeń proton-proton. Opisana została też pokrótce budowa protonu i Pomeronu. Na koniec opisany został główny temat pracy: proces dyfrakcyjnej i ekskluzywnej produkcji dżetów. Rozdział drugi zawiera informacje o strukturze Wielkiego Zderzacza Hadronów. Zrozumienie tej aparatury jest niezbędne, ponieważ ustawienia akceleratora LHC (tzw. optyka) wpływa na trajektorię protonów. Ich obecność jest jedną z cech procesów dyfrakcyjnych i ekskluzywnych. Opis detektora „A Toroidal LHC ApparatuS” (ATLAS) użytego w tej pracy do pomiaru dżetów, znajduje się w rozdziale 3. Natomiast w rozdziale 4 przedstawiono detektory „ATLAS Forward Proton” (AFP) dostarczające informacji o protonie rozproszonym do przodu. Rozdziały 3 i 4 są równie ważne, ponieważ dane zebrane przez rozważane detektory są wykorzystywane w niniejszej pracy. Po powyższej części wprowadzającej następuje Rozdział 5 zawierający szczegółowy opis analizy procesów pojedynczej dyfrakcyji w danych zebranych przez detektor ATLAS w 2017 roku. W pierwszej kolejności przedstawiono badania poświęcone doborowi najbardziej odpowiednich do tej analizy algorytmów triggerowych. Następnie przeprowadzone zostały studia obiektów zrekonstruowanych w detektorach ATLAS i AFP. Opisano cięcia na ich „dobrą jakość”, pokazano ich podstawowe właściwości w porównaniu z przewidywaniami generatora Monte Carlo oraz przedstawiono szczegóły selekcji przypadków pojedynczej dyfrakcji. W następnej części rozdziału szóstego zostały omówione dwie metody redukcji tła. Pierwsza wykorzystuje próbkę tła (zdominowaną przez dżety niedyfrakcyjne) do określenia regionów wzbogaconych w zdarzenia sygnałowe. Druga wprowadza cięcie na obecność klastrów w przednim obszarze kalorymetru. Obie metody zostały wykorzystane do selekcji przypadków. Na koniec przedstawiono efektywne przekroje czynne po zastosowaniu danych kryteriów selekcji. Średni przekrój czynny dla strony A i C wynosi odpowiednio 74.4 ± 9.0 nb oraz 81.1 ± 3.8 nb. Liczby te powinny być jednak traktowane z zachowaniem dużej rezerwy gdyż czystość próbki jest mała (zaledwie 10-20%). Ostatni rozdział skupia się na poszukiwaniach przypadków produkcji ekskluzywnych dżetów. Analizę oparto o metodę pojedynczego tagu protonu. Procesy ekskluzywnej produkcji dżetów nie były widoczne w danych z wyższą krotnością zderzeń proton-proton (pile-up, μ). W danych z małym pile-upem (μ ∼ 0.05) 101 zderzeń zostało zidentyfikowanych jako kandydaci na przypadki ekskluzywne. Widoczny przekrój czynny na produkcję ekskluzywnych dżetów został oszacowany na 1.56 ± 0.47 nb dla protonu tagowanego po stronie A oraz 1.9 ± 0.2 nb gdy proton jest po stronie C. Otrzymany wynik jest zgodny z przewidywaniami Monte Carlo. Techniczne aspekty wybranych analiz wykonanych w trakcie mojego doktoratu zostały opisane w dodatkach. W Dodatku A przedstawiono badania wykonane dla detektorów AFP Silicon Tracker (SiT). Ich celem było opracowanie algorytmu wyszukiwania martwych, mało wydajnych lub gorących pikseli. Wydajność tych algorytmów przedstawiono w niniejszym dodatku. W dodatku B omówiono działanie algorytmu tiggerowego do zastosowania w selekcji ekskluzywnej produkcji dżetów. Idea algorytmu polega na porównaniu położenia protonu przewidywanego na podstawie kinematyki układu dwu-dżetowego w centralnym detektorze z położeniem protonu zarejestrowanego w detektorze AFP. Podczas badań przeanalizowano różne scenariusze optyki LHC, a także możliwe ulepszenia działania triggera. Dodatek C zawiera badania poświęcone działaniu algorytmów triggerowych wyszukujących przypadki zawierające dżety i protony “do przodu”. Obliczono efektywności algorytmów dostępnych podczas zbierania danych w 2017 r. Efektywności zostały przeanalizowane w zależności od czasu, pędu poprzecznego wiodącego dżetu i strat energii protonów. Ponadto pokazano tzw. „dead-time effect” dla triggerów AFP. Very early in human history, people started to ask questions concerning their surroundings. This curiosity lead mankind thru the ages of discoveries and innovations. Still, many questions remain unanswered. Among them are very basic ones, like how the Universe started or what are its fundamental components. One way to find the answers to questions about the nature of our Universe is to study basic constituents of matter. This can be done using the most powerful microscopes human-build so far – the particle accelerators – and their eyepieces – the particle detectors. Their general principle of operation is to collide accelerated bunches of particles (e.g. electrons, protons, ions) and detect products of such a collision. Nowadays, due to the complexity of these devices, studies are carried out by collaborations gathering physicists from all around the world. One such laboratory is CERN (Conseil Europ ́een pour la Recherche Nucl ́eaire) hosting the largest and the highest energy human-build accelerator – the Large Hadron Collider (LHC). This accelerator and its detectors allow studies of various phenomena observed in the interactions of colliding particles. This thesis describes one class of such processes: the production of jets in cases one interacting proton survives and can be measured. The first Chapter introduces basics of the Standard Model, a commonly accepted theory describing elementary particles and interactions between them. It discusses also Quantum Chromodynamics (QCD) – a theory describing interactions of quarks and gluons. In this chapter one can also find the description of diffractive processes followed by a brief discussion on the structure of a proton and Pomeron. Finally, the main subject of this thesis, the processes of Single Diffractive Di-Jet (SD JJ) is described. The second Chapter provides information about the structure of the Large Hadron Collider. Its understanding is essential since the LHC accelerator settings (the so-called machine optics) influence the scattered forward proton trajectory. The presence of the forward protons is one of the features of the diffractive or exclusive events. A brief description of “A Toroidal LHC ApparatuS” (ATLAS) detector, which is used for the jet measurement, is given in Chapter 3. Chapter 4 introduces the ATLAS Forward Proton detectors (AFP) providing information concerning the forward scattered proton. Both Chapters 3 and 4 are equally important since the data collected by the considered detectors are used in the present work. The above introductory part is followed by Chapter 5 containing the description of the analysis of the Single Diffractive Jet processes. First, the studies dedicated to the selection of triggers most suitable for this analysis are presented. Next, the properties of objects reconstructed in ATLAS and AFP are studied. The selection on their “quality” is described. Their basic properties in comparison to the Monte Carlo sample are shown and the details on standard SD JJ cuts are presented. These studies are followed by an exploration of background subtraction methods. The first one uses the background sample (triggered by a random trigger, expected to be dominated by non-diffractive jets) to determine the regions enriched in signal events. The second method introduces the gap-like cut on the presence of clusters in the forward calorimeter region. Both methods are then applied in the analysis. Finally, the visible cross-section is presented for all studied data sets after each selection step. The average visible cross-section for sides A and C is 74.4 ± 9.0 nb and 81.1 ± 3.8 nb, correspondingly. These numbers should be, however, treated with great caution since the purity of considered samples is low an between 10-20%. The last chapter focuses on searches of the exclusive jet processes in the low-μ 2017 data. The analysis uses the single tag method. The presence of the exclusive events was not evident in data taken with higher pile-up conditions. However, in the sample recorded with the smallest pile-up (0.05), 101 events were determined as candidates. The event displays were presented for the most interesting cases. The visible cross-section for the production of exclusive di-jets to be 1.56 ± 0.47 nb for the A side proton tag and 1.9 ± 0.2 nb for the C side one. The results are in a good agreement with Monte Carlo predictions. In the appendixes, a few technical aspects of the analyses done during my PhD are described. Appendix A presents the studies performed for the AFP Silicon Tracker detectors (SiT). The goal of this work was to develop an algorithm for searches of low-efficiency, dead and hot pixels. The performance of these algorithms is presented. In Appendix B, the performance of the AFP exclusive jet trigger algorithm is discussed. The algorithm was designed to enable an efficient registration of the exclusive jet processes. The idea of the algorithm is to compare the proton position predicted from the di-jet system kinematics in the central detector to that of the proton registered in the AFP. During the study, various scenarios of the LHC optics were analysed as well as the possible improvements of the trigger performance (e.g. studying the trigger efficiency with various radii of acceptance). Appendix C contains studies dedicated to the performance of AFP jet trigger algorithms. The efficiencies of such triggers available during 2017 data taking are calculated. The efficiencies are analysed in dependence on time, the leading jet transverse momentum and proton energy loss. In addition, the dead-time effect for AFP triggers is described.Item Hadronic final states in diffractive pp scattering at √s=13 TeV using the ATLAS detector(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Science, 2019) Czekierda, Sabina; Chwastowski, Janusz; Staszewski, Rafał; Ciborowski, Jacek; Szumlak, TomaszNiniejsza praca doktorska jest poświęcona badaniom rozkładów cząstek naładowanych produkowanych w oddziaływaniach dyfrakcyjnych proton-proton zachodzących na akceleratorze LHC. Jedną z sygnatur takich oddziaływań jest nietknięty, lecz spowolniony proton poruszający się w przód pod bardzo małym kątem względem osi wiązki, tzw. proton rozproszony dyfrakcyjnie W danych użytych w tej pracy protony dyfrakcyjne były rejestrowane przez specjalnie do tego celu skonstruowane detektory AFP, stanowiące jeden z poddetektorów eksperymentu ATLAS. Zostały one zainstalowane w tunelu LHC w 2016 roku. Analiza przeprowadzona w niniejszej pracy jest oparta na danych o scałkowanej świetlności wynoszącej około 51 nb-1, pochodzących z oddziaływań proton--proton zachodzących przy energii w układzie środka masy równej 13 TeV. Zostały one zebrane podczas jednego z tzw. runów w 2017 roku. Warto podkreślić, że jest to pierwsza analiza fizyczna wykorzystująca dane zebrane przez detektory AFP. W tej rozprawie zmierzono rozkłady cząstek naładowanych produkowanych w centralnej części detektora ATLAS. Rozkłady te przedstawiają krotności produkowanych cząstek, ich pędy poprzeczne oraz zmienną pseudorapidity, mówiącą o rozkładzie kątowym cząstek. Domyślny obszar, w którym mierzone są rozkłady cząstek, odpowiada względnej stracie energii protonu dyfrakcyjnego wynoszącej 3,5 - 8%. Dodatkowo zakres ten został podzielony na trzy podobszary równej szerokości, w których również zostały zmierzone wspomniane wcześniej rozkłady cząstek. W analizie akceptowano przypadki, w których wymagano, aby pęd poprzeczny cząstki był większy od 500 MeV i by wartość bezwzględna pseudorapidity była mniejsza niż 2,5. Zmierzone rozkłady zostały poprawione ze względu na obecność tła. Zastosowano również poprawki związane z efektywnością rekonstrukcji wierzchołków i śladów oraz akceptancją detektorów. Przewidywania dwóch modeli oddziaływań: PYTHIA 8.2 i EPOS zostały porównane do danych.Item Measurement of CP asymmetry in radiative charm decays at LHCb(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2024) Chernov, Aleksei; Witek, Mariusz; Brodzicka, Jolanta; Ciborowski, Jacek; Grabowska-Bołd, Iwona; Łagoda, JustynaThis thesis presents a measurement of CP asymmetry, ACP , for radiative decays of charm mesons D0based→onV γ,theand theirproton-protonchargecollisionconjugates,datawherecollectedV atdenotesa cenvectortre-of-masmesons Kenergy¯ ∗0, ofφ √orsρ=0. 8TheTeV bstudyy theis LHCb experiment in 2012, during Run-1 of the LHC. This data sample corresponds to an integrated luminosity of 2 fb−1. Reconstructed neutral D mesons originate from strong decays of the D∗± states, D∗+ → D0π production. The presented analysis is the first study of radiative charm decays at LHCb. Large and irreducible background from decays involving π0 mesons, D0 → V π0, is suppressed using a multivariate classifier based on distinguished shapes of energy clusters produced by photons and π0 mesons in the LHCb calorimeter system. The signal decays are separated from residual background with the three-dimensional fit to D0 invariant mass M(D0), the difference between invariant masses of D∗+ and D0, ∆M = M(D∗+) − M(D0), and V -meson helicity angle cos θ, as observables. Correlations observed between M(D0) and ∆M observables for both signal and background channels, are modelled based on the corresponding simulation samples. The total D0 and D¯ 0 signal yields are measured to be: 4263 ± 193 events for D0 →0 K¯ ∗0γ decay, and 216 ± 29 events for the D0 → φγ decay; no significant signal is observed for the D → ργ decay. Nuisance asymmetries due to asymmetric charm production and asymmetric detection of positively and negatively charged hadrons, are constrained with high-statistics and high-purity reference channels. The pion-tagged D0 → K+K− and D0 → π+π− decays are chosen as reference channels for D0 → φγ and D0 → ρ0γ signal decays, respectively, whereas D0 → K−π+π0 is used as a reference channel for D0 → K¯ ∗0γ. The nuisance asymmetries are measured to be about (−1.0 ± 0.2)% in D0 → K+K− and D0 → π+π− channels, and (−1.7 ± 0.3)% in D0 → K−π+π0. They are subtracted from asymmetries measured for the signal channels in order to access ACP. The asymmetries for the signal channels are measured by performing the three-dimensional fits in M(D0) vs. ∆M vs. cos θ space, simultaneously to the separated D0 and D¯ 0 samples. The central values of the asymmetries are still blinded, while their statistical uncertainties are measured to be 5% for D0 → K¯ ∗0γ and 12% for D0 → φγ; the Run-1 analysis is not sensitive to the asymmetry in the D0 → ρ0γ decay. The presented measurement is statistically limited. The total systematic uncertainties on the signal ACP ’s are expected to be below 1%, and dominated by statistical uncertainties on the asymmetries measured in the reference channels. Unblinding is planned together with the Run-2 measurement, which is currently ongoing.Item Poszukiwanie łamania liczby barionowej i leptonowej w rozpadach ciężkich barionów oraz badanie tła dla poszukiwań długożyciowych cząstek egzotycznych(2016-06) Rachwał, Bartłomiej; Lesiak, Tadeusz; Kucharczyk, Marcin; Ciborowski, Jacek; Płaczek, WiesławThe thesis describes searches for baryon and lepton number violation in X b → K−µ + (X b = Λ b , Ξ 0 b ) decays. The study is performed in the LHCb experiment using data sample corresponding to an integrated luminosity of 3.0 fb− 1 of proton-proton collisions at the centre-of-mass energy of 7 TeV (8 TeV), collected in 2011 (2012), respectively. No statistically significant signal of the decays in question has been found. As a result, the upper limits have been set: B (Λ b → K−µ + ) < 3.6 × 10− 9 and B (Ξ 0 b → K−µ + ) < 1.8 × 10− 8 at the 95% confidence level. The second part of the thesis presents the background studies for exotic searches. The measurement of σ(bb) and σ(cc) production cross-sections with b − (c − ) hadron inclusive final states has been performed with data collected by the LHCb experiment in 2010 in proton-proton collisions at the centre-of- mass energy of 7 TeV. The author of this thesis has prepared the interface to the Next-To-Leading-Order POWHEG simulation framework into the LHCb software chain. All the kinematic characteristics of the hadron production in proton-proton collisions have been studied. The resulting angular and momentum correlations indicate a possible contribution from other mechanisms of bb production than the flavour creation, mainly the gluon splitting.Item Search for charged Higgs boson in the τ+jets final state with proton-proton collision data recorded with the ATLAS experiment(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2018) Kowalewska, Anna; Kaczmarska, Anna; Malecki, Paweł; Łagoda, Justyna; Ciborowski, JacekPrezentowana praca zawiera opis poszukiwań naładowanych bozonów Higgsa w kanale rozpadu H±→τ±ѵ w przedziale masowym 90-2000 GeV. Ich istnienie przewidziane jest w wielu rozszerzeniach Modelu Standardowego. Analiza wykonana została z użyciem 36 fb-1 danych zebranych przez detektor ATLAS w latach 2015-2016 przy energii w środku masy √s = 13 TeV. W celu wyodrębnienia sygnału hipotetycznego H± od procesów opisywanych przez Model Standardowy zastosowana została analiza wielowymiarowa będąca rozwinięciem poprzednich metod poszukiwawczych. W końcowej analizie statystycznej, jako zmiennej dyskryminacyjnej użyto wyniku klasyfikacji algorytmu opartego o wzmacniane drzewa decyzyjne (Boosted Decision Trees, BDT). Dodatkowo, ponieważ dla niskich mas naładowanego bozonu Higgsa, tj. pomiędzy masą bozonu W, a masą kwarka szczytowego, kinematyka procesów t→bH± _ oraz t→bW± może być bardzo podobna, dla rozróżnienia sygnału od tła wprowadzona została zmienna wrażliwa na polaryzacje¸ leptonu tau. Analizowane dane okazały się zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. W związku z tym, wyznaczono niezależne od modelu ograniczenie na produkcje¸ naładowanego bozonu Higgsa σ(pp→[b]tH±)x BR(H±→τ±ѵ) wynoszące od 4.2 pb do 0.0025 pb dla mas H± w przedziale 90–2000 GeV. Odpowiada to górnemu limitowi dla stosunku rozgałęzień BR(t →bH±) x BR(H±→τ±ѵ) o wartości od 0.25% do 0.031% dla mas H± w przedziale 90–160 GeV. W interpretacji modelu hMSSM wykluczono wszystkie wartości tanβ dla mas H± poniżej 160 GeV. Podczas gdy, cały przedział mas H± do 1100 GeV jest wykluczony dla tanβ ≥ 60 GeV. Praca zawiera również opis pierwszego kompletnego wdrożenia tzw. metody embedding dla danych zebranych przez detektor ATLAS w okresie Run-2. Technika ta oparta jest na uniwersalności leptonowej rozpadu bozonu W. Pozwala to na skonstruowanie próbek hybrydowych ze zdarzeń z danych, w których zastępuje się¸ miony pochodzące z procesu W±→μ±ѵ, pochodzącymi z symulacji hadronowo rozpadającymi się¸ leptonami τ. Główną zaletą metody embedding jest jej ograniczona zależność od symulacji Monte Carlo jedynie do dobrze zrozumianych rozpadów bozonu W oraz leptonu τ. Wszystkie pozostałe własności zdarzenia pochodzą¸ bezpośrednio z danych. Wykazano, przy użyciu części danych z 2015 roku, że technika ta znacząco poprawia precyzje¸ oszacowania tła zawierającego hadronowo rozpadające się¸ leptony t. W porównaniu do zdarzeń w pełni pochodzących z symulacji Monte Carlo systematyczna niepewność ilości dominującego tła, pochodzącego z zawierających leptony τ procesów tt ̅, zostaje zredukowana z 26% do zaledwie 11%.Item Search for Charged Lepton Flavour Violation at LHCb experiment(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Chrząszcz, Marcin; Lesiak, Tadeusz; Lusiani, Alberto; Ciborowski, Jacek; Muryn, BogdanThe thesis describes searches for charged lepton flavour violation in the process τ−→ μ−μ+μ−. The study is performed at the LHCb experiment data sample corresponding to an integrated luminosity of 3 fb-1 of proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV (8 TeV), collected in 2011 (2012), respectively. No significantly statistical signal of the decay in question has been found and as a result the upper limit was set: B(τ−→μ−μ+μ−) < 4.6 × 10 − 8 at 90% confidence level. The limit was then interpreted in terms of an effective field theory approach including beyond the Standard Model operators with different lepton chirality structures. We found that the limits are within the range: (4.1−6.8)×10−8 at 90% confidence level. The thesis presents also the combination of upper limits for all lepton flavour violating τ lepton decays. For the decay in question, i.e. τ−→μ−μ+μ−, the combination leads to the upper limit of B(τ−→μ−μ+μ−) < 1:2 ×10−8 at 90% confidence level.Item Search for the 𝛬𝑐+ →𝑝𝜇+𝜇− decay at the LHCb Experiment(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Dudek, Maciej; Witek, Mariusz; Calabrese, Roberto; Bołd, Tomasz; Ciborowski, Jacek; Muryn, BogdanGłównym celem niniejszej pracy doktorskiej jest poszukiwanie nowej fizyki w rzadkim rozpadzie barionu Λ_c^+→pμ^+ μ^-. Hadrony powabne są obficie produkowane przez akcelerator LHC w zderzeniach proton-proton a ich produkty rozpadu są następnie rejestrowane przez detektor LHCb. Analiza przeprowadzona została dla danych zebranych w fazie Run2 w latach 2016-2018 przy energii w środku masy 13 TeV. Rozpad Λ_c^+→pμ^+ μ^- jest silnie tłumiony gdyż zachodzi poprzez procesy FCNC (Flavour-Changing Neutral Currents). Stwarza to potencjał dla obserwacji niewielkich efektów od procesów spoza Modelu Standardowego, które mogą spowodować różnice przewidywanych i zaobserwowanych częstości rozpadu lub rozkładów kątowych produktów rozpadu. W pracy przeprowadzono analizę dwóch zakresów masy inwariantnej systemu mionów m(µ+µ−). Obszar sygnału odpowiadający rozpadowi w procesach krótko zasięgowych obejmował zakresy mµ+µ− < 507.86 MeV/c2 i mµ+µ− > 1059.45 MeV/c2. Obszar rozpadów długo- zasięgowych z udziałem rezonansów podzielony został na zakresy obejmujące η, ρ, ω i ϕ. Rozpad rezonansowy Λ+→ pϕ posłużył jako kanał jednocześnie normalizacyjny i kontrolny. Ten sam stan końcowy dla sygnału i kanału normalizacyjnego zapewnił znoszenie się wielu efektów systematycznych. Przedstawiono wyniki na górna granice rozpadu sygnałowego oraz na stosunki rozpadu kanałów rezonansowych względem kanału normalizacyjnego. W górnym zakresie sygnału mµ+µ− > 1059.45 MeV/c2 znaczącość statystyczna przekroczyła dwa odchylenia standardowe. Interpretacja tego wyniku rożna od zajścia fluktuacji statystycznej wymagałaby zebrania większej liczby przypadków i przeprowadzenia analizy kątowej. W obszarze rezonansowym zaobserwowano po raz pierwszy rozpad Λ+ → pρ i zmierzono jego rozgałęzienie rozpadu. The main goal of this PhD thesis is to search for new physics in the rare baryon decay Λ_c^+→pμ^+ μ^-. Charm hadrons are abundantly produced by the LHC accelerator in proton-proton collisions and their decay products are recorded by the LHCb detector. The analysis was carried out for data collected in the Run2 phase in the years 2016-2018 at the center of mass energy of 13 TeV. The decay of Λ_c^+→pμ^+ μ^- is strongly suppressed as it occurs through FCNC (Flavour-Changing Neutral Currents) processes. This creates the potential for observing small effects from processes beyond the Standard Model that may cause differences in predicted and observed decay rates or angular distributions of decay products. In this thesis, an analysis of two ranges of the invariant mass of the muon system m(µ+µ−) was performed. The region of the signal corresponding to a decay in short-distance processes included the ranges mµ+µ− < 507.86 MeV/c2 and mµ+µ− > 1059.45 MeV/c2. The region of long-distance decays involving resonances was divided into ranges including η, ρ, ω and ϕ. The resonant decay Λ+→ pϕ served as both a normalization and control channel. The same final state for the signal and the normalization channel ensured the cancellation of many systematic effects. The results on the upper limit of the signal decay and the decay ratios of the resonant channels with respect to the normalization channel are presented. In the upper range of the signal mµ+µ− > 1059.45 MeV/c2 the statistical significance exceeded two standard deviations. Interpretation of this result other than the occurrence of statistical fluctuation would require collecting more events and performing an angular analysis. In the resonant region, the decay of Λ+ → pρ was observed for the first time and its branching ratio was measured.Item Studies of Multi-Parton Interactions in Diffractive Processes with the ATLAS Forward Proton Detectors(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Cieśla, Krzysztof; Chwastowski, Janusz; Staszewski, Rafał; Łuszczak, Marta; Ciborowski, Jacek; Turnau, JacekNiniejsza rozprawa doktorska poświęcona jest pomiarowi efektów oddziaływań wielopartonowych występujących w przypadkach dyfrakcyjnych w zderzeniach proton-proton na akceleratorze LHC. Jedną z sygnatur takich oddziaływań jest obecność nietkniętego protonu, zwanego protonem dyfrakcyjnym, który może być zmierzony przez detektory do przodu. Przykładem takich detektorów, będących częścią eksperymentu ATLAS, są detektory AFP. Analiza prze- prowadzona w niniejszej pracy opiera się na danych o scałkowanej świetlności wynoszącej około 56 nb−1, pochodzących z oddziaływań proton-proton przy energii zderzenia w układzie środka masy wynoszącej 13 TeV. Dane te zostały zebrane w 2017 roku w trakcie specjalnych okresów zbierania danych, w których akcelerator pracował z niską świetlnością chwilową. Warto podkreślić, że to jest pierwsza analiza mająca na celu pomiar efektów oddziaływań wielopartonowych w przypadkach dyfrakcyjnych. W pracy analizowano rozkłady wrażliwe na efekty oddziaływań wielopartonowych: średniej krotności naładowanych śladów, sumy pędów poprzecznych naładowanych śladów i średni pęd poprzeczny naładowanych śladów. Obserwable te oparto o naładowane ślady, których absolutna wartość pseudorapidity jest mniejsza niż 2,5 oraz i których pęd poprzeczny jest większy niż 500 MeV. Ponadto wymagana była obecność naładowanego śladu, sładu wiodącego, którego pęd poprzeczny przekracza 1 GeV, oraz dyfrakcyjnego protonu, którego względna stata energii wynosi pomiędzy 3,5 i 8%. Pomiar został przeprowadzony w trzech obszarach kąta azymutalnego wyznaczanego względem śladu wiodącego. Obszary te charakteryzują się różną czułością na efekty oddziaływań wielopartonowych. Otrzymane rozkłady badanych obserwabli zostały poprawione na efekty związane z wydajnością rekonstrukcji wierzchołka i śladu oraz wydajnością trygera AFP. Oszacowane zostały również przyczynki dwóch rodzajów tła. Przewidywania modelu Monte Carlo, Pythia 8 A2, dla oddziaływań pojedynczej dysocjacji dyfrakyjnej, zostały skonfrontowane z wynikami pomiarów. Okazało się, że model ten nie potrafi opisać mierzonych zależności. Prze- prowadzono próbę justowania parametrów modelu Pythia 8 A2 dla oddziaływań pojedynczej dysocjacji dyfrakyjnej, w wyniku której otrzymano wersję modelu dostarczającą znacznie lepszy opis danych doświadczalnych.Item Studies of time dependent CP violation in charm decays of B 0 s mesons(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2015) Dziurda, Agnieszka; Lesiak, Tadeusz; Gligorov, Vladimir Vava; Ciborowski, Jacek; Muryn, BogdanThe thesis describes the world-first, time-dependent measurement of charge-parity (CP ) violation in B 0 s → D∓ s K± decays. The study is performed at the LHCb experiment using data sample corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb− 1 of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of √ s = 7 TeV, recorded in 2011. The CP violating observables are found to be: C = 0.52 ± 0.25 ± 0.04, D f = 0.29 ± 0.42 ± 0.17, D ¯ f = 0.14 ± 0.41 ± 0.18, S f = − 0.90 ± 0.31 ± 0.06, S ¯ f = − 0.36 ± 0.34 ± 0.06, where the first (second) uncertainty is statistical (systematic). These observables are used to perform the first measurement of the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa angle γ in B 0 s → D∓ s K± decays, finding γ = (113 +30 − 44 )◦ modulo 180◦ at 68% CL, where the error contains both statistical and systematic uncertainties.
