Browsing by Author "Fiorini, Massimiliano"
Results Per Page
Sort Options
Item Search for Λ_C^+→pe^± μ^∓decays at LHCb(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025) Malczewski, Jakub; Witek, Mariusz; Fiorini, Massimiliano; Bołd, Tomasz; Konecki, Marcin; Łagoda, JustynaNiniejsza rozprawa przedstawia poszukiwanie rozpadów powabnych barionów, zachodzących z naruszeniem zasady zachowania liczby leptonowej, Λ+c → pe+μ− and Λ+c → pe−μ+, oraz ich sprzężeń ładunkowych. Analiza oparta jest na danych eksperymentalnych pochodzących ze zderzeń protonów przy energii w układzie środka masy wynoszącej 13 TeV, zebranych przez eksperyment LHCb i odpowiadających zintegrowanej ´świetlności około 5.4 fb−1. Poszukiwane rozpady są praktycznie zabronione w Modelu Standardowym, co czyni je czułymi na efekty spoza Modelu Standardowego. Zaobserwowanie znaczącego sygnału rozpadów Λ+c → pe±μ∓ stanowiłoby jednoznaczny efekt Nowej Fizyki. Największym wyzwaniem w przeprowadzonej analizie jest identyfikacja i redukcja tła. Głównymi ´źródłami tła są częste rozpady Λ+c → pπ+π−, w których piony są błędnie zidentyfikowane jako leptony, a także przypadkowe kombinacje pe±μ∓. Do ich stłumienia wykorzystane są modele klasyfikacji wielowymiarowej opartej na zmiennych kinematycznych, topologicznych oraz identyfikacji cząstek. Rozpady sygnałowe są identyfikowane przy użyciu zrekonstruowanej masy barionów Λ+c , m(Λ+c ). Wydajności selekcji rozpadów sygnałowych, a także tych błędnie zidentyfikowanych, są oszacowane przy pomocy skalibrowanych symulacji. Oczekiwane liczby przypadków tła kombinatorycznego, a także jego kształt są wyznaczone poprzez dopasowania do rozkładów m(Λ+c ) poza obszarem sygnałowym oraz do danych uzyskanych ze złych kombinacji ładunkowych pe±μ±. Rozpady Λ+c → pϕ, gdzie ϕ → μ+μ−, stanowią rozpady referencyjne, względem których mierzone są stosunki rozgałęzień rozpadów sygnałowych. Selekcja w przestrzeni rozpiętej przez wynik wielowymiarowego klasyfikatora, a także zmienne identyfikacyjne elektronu i mionu, jest zoptymalizowana tak aby uzyskać najlepsze (t.j. najniższe) górne ograniczenia na częstości rozpadów sygnałowych. Ograniczenia te są wyznaczane z wykorzystaniem metody statystycznej CLs. Aby uniknąć nieprawidłowości eksperymentalnych, analiza jest prowadzona z zaślepionym obszarem sygnałowym w rozkładzie m(Λ+c ), aż do sfinalizowania metod pomiarowych i wyboru optymalnej selekcji. Nie zaobserwowano znaczącego sygnału dla poszukiwanych rozpadów, a górne ograniczenia na ich stosunki rozgałęzień, wyznaczone na poziomie ufności 90%, są następujące: B(Λ+c → pe+μ−) < 7.7 × 10−8 oraz B(Λ+c → pe−μ+) < 9.5 × 10−8. Pomiar jest zdominowany przez niepewności statystyczne, natomiast głównym źródłem niepewności systematycznych jest niepewność częstości dla rozpadów referencyjnych. Wyznaczone graniczenia są o około dwa rzędy wielkości lepsze niż te pochodzące z wcześniejszych poszukiwań przez eksperyment BaBar. Prezentowana analiza jest jednym z najbardziej czułych poszukiwań efektów Nowej Fizyki w sektorze powabu. Ponadto, niniejsza rozprawa prezentuje również wkład do opracowania i budowy detektora Magnet Stations, w szczególności wkład do rozbudowy jego oprogramowania i symulacji. Ten detektor jest planowany jako część detektora LHCb w jego kolejnej fazie Upgrade II, i ma na celu poprawę rekonstrukcji cząstek o niskich pędach. Zwiększy on czułość wielu badań w sektorze powabu, w tym również przyszłe poszukiwania rozpadów Λ+c → pe±μ∓. This thesis presents the search for the lepton-flavour violating decays of the charmed baryon, Λ+ → pe+µ− and Λ+ → pe−µ+, and their charge conjugates. It is performed using 5.4 fb−1 of the pp collision data, collected at the centre-of-mass energy of 13 TeV by the LHCb experiment. These decays are effectively forbidden within the Standard Model, which makes them sensitive probes for effects beyond the Standard Model. Finding any significant Λ+ → pe±µ∓ signal would be a clear sign of New Physics. The primary challenge in this study lies in identifying and suppressing background. The dominant background stems from frequent Λ+ → pπ+π− decays, with pions misidentified as leptons, and from random pe±µ∓ combinations. Multivariate classification models based on kinematical, topological and particle-identification observables are employed to reduce these backgrounds. Signal decays are identified with the reconstructed mass of the Λ+ candidates, m(Λ+). The selection efficiencies for the signal and misidentified decays are determined using the calibrated simulations. Expected yields and shapes of the combinatorial background are estimated through fitting the data in the m(Λ+) sidebands, as well as the data with the wrong-charge pe±µ± combinations. The decay Λ+ → pϕ, with ϕ → µ+µ−, is chosen as the reference channel, with respect to which the branching fractions of the signal decays are measured. Selection requirements on the multivariate classifier output, and electron and muon identifications are optimised to provide the best (i.e. lowest) upper limits on B(Λ+ → pe±µ∓). These limits are calculated using the CLs statistical method. To avoid any experimental bias, the analysis is conducted with the m(Λ+) signal region blinded until the methods have been established and the final selection optimised. No significant signal has been observed, and the upper limits at 90% confidence level are set as: B(Λ+c → pe+μ−) < 7.7 × 10−8, and B(Λ+c → pe−μ+) < 9.5 × 10−8. They are dominated by the statistical uncertainty, while the largest systematic contribution comes from the branching fraction of the reference channel. The measured limits improve those previously set by the BaBar experiment by about two orders of magnitude. The presented study is one of the most sensitive New Physics searches performed so far in the charm sector. In addition, the thesis also presents a contribution into the development of Magnet Stations, in particular various software and simulation studies. The Magnet Stations subdetector is planned by the LHCb experiment for its Upgrade II, in order to improve the reconstruction of low- momentum particles. It will increase sensitivities of many charm studies, including future searches for Λ+ → pe±µ∓ decays.Item Searches for Beyond Standard Model effects in rare B decays(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2024) Borsuk, Józef; Chrząszcz, Marcin; Fiorini, Massimiliano; Dyndał, Mateusz; Kalinowski, Artur; Siódmok, AndrzejCelem niniejszej rozprawy doktorskiej jest badanie tzw. mezonu pięknego B0, który składa się z pary kwark-antykwark (kwarka dolnego i antykwarka pięknego). Jest to cząstka nietrwała, czyli rozpadająca się bardzo szybko, a jej rozpad może przebiegać na różne sposoby. W jednym ze scenariuszy po jej rozpadzie pozostaje cząstka K*(K-star - złożona z kwarka dolnego i antykwarka dziwnego, który z kolei rozpada się na kaon K+ i pion π-) i para mion-antymion µ-µ+. Wiele o samym rozpadzie może powiedzieć analiza kątowa produktów rozpadu, czyli badanie w jaki sposób cząstki po rozpadzie mezonu B0 propagują się w detektorze. Oprócz samych kątów rozpad jest opisywany przez pewne wielkości mierzalne (obserwable), których wartości można porównać z przewidywaniami Modelu Standardowego. Te właśnie wielkości mogą być modyfikowane poprzez obecność nowych, nieznanych do tej pory cząstek. Analiza jest oparta o dane zebrane przez eksperyment LHCb w 2016, 2017 i 2018 roku (tzw. Run2), gdzie zderzano protony o energii 13 TeV (teraelektronowoltów) w układzie środka masy. Niniejsza rozprawa doktorska poświęcona analizie rozpadu B0→K+π-µ+µ- jest skoncentrowana na wyższej wartości masy niezmienniczej układu Kπ (1330-1530 MeV/c2), gdzie mogą zostać wykryte przyczynki od cięższych rezonansów. Pierwsze cztery rozdziały poświęcone są wstępowi, teoretycznemu opisowi Modelu Standardowego i opisom eksperymentu LHCb wraz z rozpadem B0→K+π-µ+µ-. Zaraz potem przedstawiona została analiza. Pierwszy jej etap jest poświęcony selekcji danych, ponieważ cząstkom pochodzącym od sygnału towarzyszą także cząstki tła na przykład takie, gdzie cząstki zostały błędnie zidentyfikowane. Selekcja danych jest przedstawiona w rozdziale piątym, a następnie, w rozdziale szóstym, została uzyskana kompatybilność między danymi eksperymentalnymi a symulowanymi. W celu wzięcia pod uwagę wpływu selekcji przypadków na rozkłady kinematyczne, została obliczona korekcja akceptancji kątowej poprzez przeważenie przypadków odwrotnością pięciowymiarowej parametryzacji wyznaczonej przy użyciu próbki symulowanych danych B0→K+π-µ+µ-. Rozdział ósmy i dziewiąty są poświęcone obliczeniom różniczkowego współczynnika rozgałęzienia i analizie kątowej rozpadu mezonu B0. Do wyznaczenia współczynników kątowych została użyta metoda momentów. W rozdziale dziesiątym zostało opisanych sześć różnych źródeł niepewności systematycznych. Rozdziały jedenaście i dwanaście poświęcone zostały na przedstawienie końcowych wyników, gdzie w dwunastym rozdziale uzyskane wyniki zostały porównane z poprzednimi z analizy danych Run1. Uzyskane wyniki są kompatybilne z poprzednimi i mają mniejszą niepewność statystyczną. Niestety poziom niepewności systematycznych jest relatywnie wysoki. Powodem jest mała ilość przypadków w symulowanej próbce B0→K+π-µ+µ- użytej do obliczenia korekcji akceptancji kątowej. Nowe wyniki analizy kątowej pozwoliły także na dokładniejsze wyznaczenie przyczynku od rezonansu K2*(1430), który może pojawić się w badanym rozpadzie. Jednak z powodu wysokiej niepewności pomiarowej wynik w dalszym ciągu nie jest konkluzywny, gdyż potrzebna jest większa liczba danych. The aim of this dissertation was to analyze a decay of the beauty meson B0 , which is made of a quark-antiquark pair (up quark and b antiquark). It is an unstable particle, which means it decays very rapidly and this decay can proceed in very different ways. In one of the scenarios, B0 decays to K*0 (down quark and strange antiquark pair, decaying to kaon K+ and pion π− ) and a muon-antimuon pair µ−µ+. The angular analysis of the final state particles, which is a study of how particles propagate in a detector, can tell a lot about the B0 decay. Along with the decay angles, the B0 meson decay is described by a number of measurable quantities (observables) that can be compared to the SM predictions. The quantities of those observables could be modified by the presence of new, unknown particles. The analysis is based on the data collected by the LHCb experiment in 2016, 2017 and 2018 (Run2), when protons collided at the center of mass energy of 13 TeV (teraelectronovolts). This dissertation presents an analysis of the B0→K+π−µ+µ− decay and is focused on the higher invariant mass range of the Kπ system (1330-1530 MeV/c2 ), where heavy resonant contributions could be found. The first four chapters are devoted to the introduction, the theoretical description of the Standard Model, and the description of the LHCb detector and the B0→K+π−µ+µ− decay. This is followed by the analysis, whose first stage is proper data selection, because the signal candidates are also accompanied by background events such as those with misidentified particles. The data selection is described in chapter five, which is followed by the proper reweighting of the candidates to ensure the compatibility between the data and Monte Carlo simulated samples. In order to account for a distortion in kinematic distributions caused by the data selection, the angular acceptance was corrected by weighting the candidates with the inverse of the five dimensional efficiency parametrization calculated with the simulated B0→K+π−µ+µ− sample. Chapters eight and nine are devoted to the branching fraction calculations and the angular analysis of the B0 decay. In order to extract the angular observables the method of moments was used. In chapter ten six different sources of systematic uncertainties are described. Chapters eleven and twelve show the results of the analysis where the latter compare them with previous results from the Run1 analysis. The results of the branching fraction measurements and angular moments are compatible with the previous Run1 results and have lower statistical uncertainty. Unfortunately, the level of systematic uncertainties is relatively high. The main reason for that is a low number of simulated samples of the B0→K+π−µ+µ− decay used in the acceptance correction calculations. New results make it possible to estimate a contribution from the resonant K2*(1430) component, which can appear in the decay. Unfortunately, the level of the uncertainty is still high and the result is inconclusive, as more data are needed.Item Searches for New Physics in b →sl+l -transitions at the LHCb experiment(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Science, 2018) Pikies, Małgorzata; Chrząszcz, Marcin; Bhom, Jihyun; Calabrese, Roberto; Fiorini, Massimiliano; Szleper, Michał; Kalinowski, ArturPraca doktorska opisuje poszukiwania nowej fizyki poprzez rozpad łamiący zasadę˛ zachowania zapachu leptonów - B+ →K+μ±e±. Analiza została przeprowadzona na próbce danych odpowiadającej 3 fb-1 scałkowanej świetlności, zebranej przez eksperyment LHCb ze zderzeń proton-proton w akceleratorze LHC. Zderzenia przeprowadzono dla układu środka masy wynoszącej 7 TeV (8 TeV) w latach 2011 (2012). Nie zaobserwowano sygnału, tak więc górny limit został oszacowany: B(B+!K+ μ +e-) < 8:3_10-9 B(B+!K+ μ +e )< 6:1_10-9.
