Browsing by Author "Kucharczyk, Marcin"
Results Per Page
Sort Options
Item Beyond the Standard Model searches in the sector of heavy quarks and exotic long-lived particles(The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2024) Goncerz, Mateusz; Kucharczyk, Marcin; Rachwał, Bartłomiej; Graczykowski, Łukasz; Rybczyński, Maciej; Grabowska-Bołd, IwonaPraca doktorska rozważa trzy aspekty poszukiwań zjawisk wykraczających poza Model Standardowy, skupiając się˛ na eksperymentalnych sygnaturach z ciężkimi dżetami oraz egzotycznymi cząstkami rozpadającymi się˛ w przesuniętych wierzchołkach wtórnych. Przekrój czynny na produkcję Z0 (→ μ+μ−) b¯b został zmierzony w części "do przodu" przestrzeni fazowej, wykorzystując dane ze zderzeń proton-proton, zebrane przez eksperyment LHCb przy energii 13 TeV w układzie środka masy. Wartość została wstępnie oszacowana na 70.70±26.56 (syst.)±0.74 (stat.) pb i jest zgodna z przewidywaniami Next-to-Leading Order. Następnie zbadana została czułość detektora CLIC, w pierwszej z jego planowanych faz działania, na sygnatury egzotycznych cząstek długożyciowych. Przeanalizowano scenariusz Ukrytej Doliny (Hidden Valley), z dodatkowym sektorem cząstek o strukturze podobnej do QCD, oraz proces H → π0vπ0v → b¯bb¯b. Zbadane zostały hipotezy mπ0v∈(25, 35, 50) GeV oraz τπ0v∈ (1, 10, 100, 300) ps, a górne limity zostały obliczone na poziomie ufności 95%. Są˛ one rzędu 10−4 pb i są˛ kilka rzędów wielkości lepsze niż˙ dla obecnie działających detektorów. Na koniec, opracowane zostało centralne oprogramowanie dla planowanego eksperymentu MUonE, który ma wykonać precyzyjny pomiar hadronowego przyczynku do anomalnego momentu magnetycznego mionu. Zawiera ono algorytmy dla wszystkich niezbędnych stadiów analizy danych eksperymentalnych, tj. rekonstrukcji przypadków, symulacji detektora, jego pozycjonowania oraz selekcji przypadków w trybie offline. Oprogramowanie zostało z powodzeniem użyte do analizy danych zebranych podczas wiązki testowej w 2018 roku. Wydajność algorytmów oraz detektora zostały również oszacowane dla jego ostatecznej konfiguracji, przy użyciu symulacji Monte Carlo. Wzięty pod uwagę został rozszerzony program fizyczny eksperymentu MUonE, zawierający poszukiwanie egzotycznych cząstek długożyciowych z leptonowymi sygnaturami rozpadu. The thesis considers three aspects of Beyond the Standard Model searches, focusing on experimental signatures with heavy particle jets and exotic particles decaying in displaced secondary vertices. The Z0 (→ μ+μ−) b¯b production cross-section is measured in the forward kinematic region, using proton-proton collisions collected by the LHCb experiment at the centre-of-mass energy of 13 TeV. The value is preliminarily evaluated as 70.70 ± 26.56 (syst.) ± 0.74 (stat.) pb, which is compatible with the Next-to-Leading Order prediction. Next, the sensitivity of the CLIC detector to exotic long-lived particle signatures is studied for the first stage of its planned operation. A Hidden Valley scenario with a QCD-like hidden sector and a H → π0vπ0v →b¯bb¯b process are analysed. The hypotheses of mπ0v∈ (25, 35, 50) GeV and τπ0v∈(1, 10, 100, 300) ps are considered and the upper limits on σ (H) BR (H → π0 vπ0v) are calculated at 95% confidence level. They are found to be at the order of 10−4 pb and are several orders of magnitude better than for currently operating detectors. Finally, the central software has been developed for the planned MUonE experiment, aiming to perform a precise measurement of the hadronic contribution to the anomalous muon magnetic moment. It includes algorithms for all the crucial stages of experimental data analysis, i.e. event reconstruction, detector simulation, alignment and offline selection. It is successfully used to perform an analysis of the data collected during 2018 test beam. The algorithm and detector performance are also evaluated for the ultimate apparatus, using Monte Carlo simulation. The extended physics program of MUonE experiment, including searches for exotic longlived particles with leptonic final states, is considered and discussed.Item Higgs physics at the CLIC electron–positron linear collider(The European Physical Journal C, 2017) Daniluk, Witold; Krupa, Beata; Kucharczyk, Marcin; Lesiak, Tadeusz; Moszczyński, Arkadiusz; Pawlik, Bogdan; Sopicki, Paweł; Wojtoń, Tomasz; Zawiejski, LeszekThe Compact Linear Collider (CLIC) is an option for a future e+e− collider operating at centre-of-mass energies up to 3 TeV, providing sensitivity to a wide range of new physics phenomena and precision physics measurements at the energy frontier. This paper is the first comprehensive presentation of the Higgs physics reach of CLIC operating at three energy stages: √s = 350 GeV, 1.4 and 3 TeV. The initial stage of operation allows the study of Higgs boson production in Higgsstrahlung (e+e− → ZH) and WW-fusion (e+e− → Hνe ¯νe), resulting in precise measurements of the production cross sections, the Higgs total decay width ΓH, and model-independent determinations of the Higgs couplings. Operation at √s > 1 TeV provides high-statistics samples of Higgs bosons produced through WW-fusion, enabling tight constraints on the Higgs boson couplings. Studies of the rarer processes e+e− → t¯tH and e+e− → HHνe ¯νe allow measurements of the top Yukawa coupling and the Higgs boson self-coupling. This paper presents detailed studies of the precision achievable with Higgs measurements at CLIC and describes the interpretation of these measurements in a global fit.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 Study of the Bose-Einstein correlations in proton-proton and proton-lead collisions at LHCb(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Małecki, Bartosz; Kucharczyk, Marcin; Grabowska-Bołd, Iwona; Kisiel, AdamNiniejsza rozprawa opisuje wyniki badań korelacji Bosego-Einsteina dla jednoimiennie naładowanych pionów pochodzących ze zderzeń proton-proton oraz proton-ołów zarejestrowanych w eksperymencie LHCb przy energii odpowiednio √s= 7 TeV w układzie środka masy oraz √(s_NN )= 5.02 TeV w układzie środka masy przypadającej na nukleon. Obydwa pomiary są pierwszymi tego typu wykonanymi w obszarze do przodu przy energiach LHC. Wykorzystane w analizie dane proton-proton (proton-ołów) zostały zebrane w 2011 (2013) roku i odpowiadają scałkowanej świetlności 1.0 fb-1 (1.6 nb-1). Parametry korelacji są zmierzone dla różnych przedziałów krotności cząstek naładowanych. Wyznaczone promienie korelacji (parametry przecięcia) rosną (maleją) z krotnością cząstek naładowanych, co jest zgodne z obserwacjami z innych eksperymentów przy LHC w centralnym obszarze pseudopospieszności. Zmierzone promienie korelacji skalują się liniowo z pierwiastkiem sześciennym z krotności cząstek naładowanych. Takie zachowanie jest zgodne z przewidywaniami bazującymi na modelach hydrodynamicznych. Ponadto, uzyskane wyniki wskazują na zależność promienia korelacji od pseudopospieszności. W rozprawie przedstawiono również rozwój symulacji detektorów RICH dla zmodernizowanego eksperymentu LHCb. Głównym celem tych prac jest przygotowanie do okresu zbierania danych Run3. Opracowane rozwiązania są wykorzystane do oceny wydajności systemu RICH w warunkach panujących w trakcie Run3 przy różnych konfiguracjach detektorów. Przeprowadzone badania wskazują, że zmodernizowane detektory dobrze spełniają pierwotne założenia co do ich wydajności.Item Study of three-body Bose-Einstein correlations in LHCb and development of the reconstruction algorithms based on machine learning(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2022) Zdybał, Miłosz; Kucharczyk, Marcin; Kulczycki, Piotr; Łagoda, Justyna; Bołd, Tomasz; Mindur, BartoszNiniejsza rozprawa opisuje przeprowadzone badania korelacji Bosego-Einsteina dla trójek jednoimiennie naładowanych pionów. Wykorzystane przypadki zostały zarejestrowane przez eksperyment LHCb ze zderzeń proton-proton przy energii w układzie środka masy √s = 7 TeV. Jest to pierwsza analiza dotycząca trzyciałowych korelacji Bosego-Einsteina w obszarze dużych pseudopośpieszności, charakterystycznego dla detektora LHCb oraz jest to pierwsze zastosowanie modelu core-halo do interpretacji wyników w zderzeniach proton-proton. Parametry modelu core-halo są wyznaczone dla różnych zakresów krotności cząstek naładowanych. Wraz ze wzrostem krotności cząstek naładowanych, obserwowana zależność może wskazywać na częściowo koherentną emisję pionów. Otrzymane wyniki są zaprezentowane w kontekście innych badań dotyczących tego zjawiska. Druga część rozprawy porusza temat rosnących wymagań na szybką i wydajną rekonstrukcję śladów w eksperymentach fizyki wysokiej energii oraz możliwości zastosowania technik uczenia maszynowego. Zaproponowane oryginalne rozwiązanie wykorzystuje głęboką sieć neuronową do rekonstrukcji śladów w eksperymencie MUonE dedykowanemu poszukiwaniom śladów Nowej Fizyki w sektorze anomalnego momentu magnetycznego muonu. Przedstawiona implementacja spełnia uwarunkowania jakościowe klasycznego algorytmu w zakresie rekonstrukcji, jednocześnie stanowiąc dogodną podstawę do dalszych badań.
