Search for the 𝛬𝑐+ →𝑝𝜇+𝜇− decay at the LHCb Experiment
Loading...
DOI
Date
2023
Authors
Dudek, Maciej
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Thesis supervisors
Reviewers
Publisher
The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences
License Type
Creative commons license
Abstract
Głównym 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.
Description
Keywords
Citation
Sponsorship:
Grantnumber:
License Type
Attribution 4.0 International