Angular analysis of the B0 to K* mu mu decay with the ATLAS detector

Abstract

Práca prezentuje uhlovú analýzu rozpadu B0 → K∗ (K+ π− )µ+ µ− . Použité dáta boli zaznamenané v roku 2012 experimentom ATLAS na urýchl'ovači LHC v zrážkach protónov s t'ažiskovou energiou 8 TeV a odpovedajú integrovanej lu- minozite 20.3 fb−1 . Pomocou metódy maximálnej vierohodnosti boli zmerané parametre uhlového rozdelenia FL, S3, S4, S5, S7 a S8 a odpovedajúce opti- malizované veličiny P1, P4, P5, P6 and P8. Výsledky sú prezentované v šiestich intervaloch v rozsahu 0.04 GeV2 < q2 < 6 GeV2 , kde q je invariantná hmota dvojice miónov. Namerané hodnoty súhlasia s teoretickými výpočtami pre Štandardný model časticovej fyziky a sú kompatibilné s meraniami iných experimentov. Najväčšie rozdiely oproti predpovediam sú na úrovni 2,7 štandardných odchýlok v para- metroch P4 a P5 a 1,9 štandardných odchýlok pre P8. Výsledok pre parameter P5 v intervale 4 GeV2 < q2 < 6 GeV2 potvrdzuje odchýlku od Štandardného modelu, ktorá bola publikovaná kolaboráciou LHCb. V druhej časti práce sú v krátkosti popísané subdetektor SCT, jeho pa- rametre a testovanie prototypu polovodičového stripového modulu pre moder- nizáciu dráhového detektora ATLAS, ITk. Zároveň sú zhrnuté metódy, ktoré boli implementované v softvéri na monitorovania pozadia z LHC, a...

An angular analysis of the rare decay B0 → K∗ (K+ π− )µ+ µ− is presented. The study is based on a data sample from pp collisions at centre-of-mass energy of 8 TeV recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider which corresponds to an integrated luminosity of 20.3 fb−1 . An extended unbinned maximum-likelihood fit of the decay angular distribution is used to measure the CP-averaged angular observables FL, S3, S4, S5, S7 and S8 and the cor- responding form-factor independent observables P1, P4, P5, P6 and P8. The measurements are performed in the region 0.04 GeV2 < q2 < 6 GeV2 , where q is the dimuon invariant mass. The results are in agreement with the Standard Model predictions and com- patible with measurements published by other experiments. The most signifi- cant deviations are observed for parameters P4, P5 at the level of 2.7 standard deviations and for P8 which is 1.9 standard deviations away from one of the predictions. The P5 deviation in bin 4 GeV2 < q2 < 6 GeV2 is consistent with the one reported by the LHCb collaboration. The second part of this work shortly summarises the operation of the ATLAS Semiconductor Tracker, testing of the prototype module for the Inner Tracker strip upgrade, and the monitoring of non-collision background which was devel- oped as a part of this thesis.