Browsing by Author "Witek, Mariusz"
Results Per Page
Sort Options
Item Badanie procesów z udziałem prądów neutralnych za pomocą akceleratora LEP(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2007) Witek, MariuszTematem rozprawy są badania oddziaływań z udziałem prądów neutralnych prowadzących do czterech elementarnych fermionów w stanie końcowym. Przedstawione wyniki oparte zostały na pomiarach przeprowadzonych w drugiej fazie pracy akceleratora LEP, gdzie wyższa energia zderzeń po raz pierwszy umożliwiła produkcję dwóch masywnych bozonów pośredniczących. Pozwoliło to na bezpośredni sprawdzian nieabelowej struktury teorii elektrosłabej. Opisano i przedyskutowano wyniki pomiarów eksperymentalnych dotyczących produkcji par neutralnych bozonów pośredniczących ZZ, produkcji pojedynczych bozonów Z oraz par Zγ* a także wyniki dla anomalnych sprzężeń wielobozonowych. Szeroko przedstawione zostały metody analizy danych i wyniki fizyczne dla jednego z czterech eksperymentów przeprowadzonych przy akceleratorze LEP, eksperymentu DELPHI.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 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 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.
