Browsing by Author "Kalinowski, Artur"
Results Per Page
Sort Options
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.Item Searching for Beyond-the-Standard-Model Physics Using Signatures with Tau Leptons in the Final State at the ATLAS Experiment(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Krzysiak, Janina; Brückman de Renstrom, Paweł; Wolter, Marcin; Obłąkowska-Mucha, Agnieszka; Bluj, Michał; Kalinowski, ArturGłównym tematem niniejszej rozprawy są poszukiwania ciężkich, nienaładowanych bozonów Higgsa rozpadających się na dwa leptony tau. Istnienie takich bozonów jest przewidywane w niektórych modelach spoza Modelu Standardowego, jak na przykład w modelach z dwoma dubletami Higgsa i w Minimalnym Supersymetrycznym Modelu Standardowym (MSSM). Poszukiwania obejmowały przedział mas od 200 GeV do 2.5 TeV i wykorzystywały dane ze zderzeń protonów, które zostały zebrane przez detektor ATLAS na LHC w latach 2015-2018 przy energii środka masy równej 13 TeV. Analiza była podzielona na dwie rundy. W pierwszej rundzie grupa wykonująca analizę korzystała ze strategii używanej we wcześniejszej wersji analizy, w której badano tylko dane z lat 2015 i 2016. Głównym zadaniem autorki wewnątrz grupy była walidacja estymacji tła z dżetami QCD niepoprawnie zidentyfikowanymi jako leptony tau, w zdarzeniach, w których jeden lepton tau rozpada się na leptony, a drugi na hadrony i neutrino (‘kanał rozpadu tau lep tau had). W tej rundzie analizy nie stwierdzono obecności nowych bozonów. Wyznaczono nowe limity wykluczające ich istnienie powyżej pewnych wartości iloczynu przekroju czynnego na produkcję bozonu i współczynnika rozgałęzienia bozonu na dwa leptony tau (limit niezależny od modelu) oraz w pewnych obszarach przestrzeni fazowej dwóch wersji modelu MSSM (limit zależny od modelu). W drugiej rundzie analizy wprowadzono ulepszenia strategii. Zdaniem autorki było stworzenie modeli uczenia maszynowego do rozróżniania sygnału i tła w kanale rozpadu tau lep tau had. Celem było uzyskanie poprawy czułości analizy względem używania standardowej zmiennej dyskryminacyjnej, którą była zmienna masowa mtotT. Wytrenowano zboostowane (wzmacniane) drzewa decyzyjne oraz sieci neuronowe sparametryzowane masa˛ używając zmiennych masowych i kinematycznych. Najlepszą czułość uzyskano stosując zboostowane drzewa decyzyjne; oczekiwany limit niezależny od modelu został poprawiony o maksymalnie 67.5% i 28.6% dla zdarzeń z niskimi masami sygnałowymi, odpowiednio w stanach końcowych z i bez dżetów b. W momencie składania tej pracy analiza jest ciągle w toku. W rozprawie poruszane są jeszcze dwa tematy. Pierwszym są teoretyczne rozważania o możliwym związku między problemem ‘nienaturalnie dostrojonej’ masy bozonu Higgsa i problemem stałej kosmologicznej, w kontekście warunków Veltmana i Pauliego na kasowanie się rozbieżności oraz w kontekście Modelu Standardowego jako efektywnej teorii pola. Omówiona jest również możliwa rola dodatkowych bozonów Higgsa. Ta część rozprawy jest skutkiem współpracy między autorką a Stevenem Bassem. Drugim tematem jest walidacja ATLAS-owych próbek Monte Carlo z leptonami tau. W ramach walidacji sprawdzane były: polaryzacja, współczynniki rozgałęzienia i rozkłady zmiennych kinematycznych leptonów tau oraz rozkłady zmiennych wejściowych do zboostowanego drzewa decyzyjnego używanego do identyfikacji leptonów tau w eksperymencie ATLAS.Item Study of b-jet production and properties at the LHC(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2023) Bysiak, Sebastian; Otwinowski, Jacek; Sputowska, Iwona; Bołd, Tomasz; Kalinowski, Artur; Obłąkowska-Mucha, AgnieszkaPomiary produkcji dżetów stanowią fundamentalne narzędzie badawcze w zakresie perturbatywnej chromodynamiki kwantowej (pQCD). Pełnią one również istotną rolę w innych dziedzinach fizyki wysokich energii. Tłumienie dżetów jest prawdopodobnie jednym z najbardziej spektakularnych dowodów na tworzenie się plazmy kwarkowo-gluonowej w ultrarelatywistycznych zderzeniach ciężkich jonów. Współcześnie pojawienie się nowatorskich technik eksperymentalnych, w tym obserwacji wewnętrznej struktury dżetów oraz zastosowania algorytmów uczenia maszynowego, rewolucjonizuje ten obszar badań. Nowe możliwości znakowania dżetów pozwalają na badania porównawcze między dżetami pochodzącymi z różnych partonów. Pomiar wewnętrznej struktury otwiera drzwi do bezpośrednich obserwacji efektów splątanych dotąd w bardziej ogólnych obserwacjach. Doskonałym przykładem jest pomiar efektu martwego stożka dokonany przez eksperyment ALICE. Wyniki przedstawione w tej pracy korzystają z postępów w obu tych obszarach. Pierwsza część opisuje analizę przekroju czynnego na produkcję dżetów pięknych, zmierzonego w zderzeniach pp przy √s = 5.02 TeV przez eksperyment ALICE na LHC. Jest to pierwsze zastosowanie uczenia maszynowego do pomiarów dżetów ciężkich kwarków w eksperymencie ALICE. Nowa metoda znacząco poprawia wydajność i czystość znakowania oraz wykazuje stabilność w szerokim zakresie tych parametrów. Wyniki są zgodne z przewidywaniami pQCD w przybliżeniu NLO oraz wynikami ALICE uzyskanymi innymi metodami. Druga część przedstawia badania symulacyjne efektu martwego stożka w pomiarach dżetów pięknych w zderzeniach ciężkich jonów. Badanie to skupia się na eliminacji zaburzeń wprowadzonych przez nieskorelowane tło. Połączenie re-klasteryzacji dżetów i technik ich oczyszczania pozwala na przywrócenie ilościowych właściwości dżetów związanych z efektem martwego stożka. Ponadto, praca zwraca uwagę na pewne nieoczywiste, potencjalne problemy, które mogą pojawić się podczas przyszłych pomiarów tego efektu. Jet production is a fundamental probe of perturbative quantum chromodynamics (pQCD). They play a vital role also in other areas of high energy physics. Jet quenching is arguably one of the most spectacular proofs of the creation of quark-gluon plasma in ultrarelativistic collisions of heavy ions. Nowadays, the rise of novel experimental techniques, including jet substructure observables and the application of machine learning algorithms, are revolutionizing this field of study. New jet tagging capabilities allow for comparative studies between jet flavours. Substructure measurements open doors for direct observation of the effects, entangled into more generic observables. A perfect example is the dead-cone measurement by ALICE. Results shown in this thesis benefit from both of these advances. The first part describes the analysis of the beauty-jet production cross section, measured in pp collisions at √s = 5.02 TeV by the ALICE experiment at the LHC. It is the first application of machine-learning for heavy flavour jet measurements in ALICE. The new method significantly improves tagging efficiency and purity, and shows a good stability over a wide range of these parameters. Results are consistent with the NLO pQCD predictions and the ALICE results obtained with other methods. The second part shows simulation studies for the dead-cone effect measurement for beauty jets in heavy-ion collisions. The study focuses on the removal of distortions introduced by uncorrelated heavy-ion background. The combination of jet reclustering and jet grooming allows for the restoration of the quantitative properties related to the dead-cone effect of jets. Additionally, this thesis highlights some potential issues that may arise during future measurements of this effect, which are not immediately apparent.
