Measurement of the B0 meson lifetime at ATLAS detector

Abstract

Title: Measurement of the B0 d meson lifetime at ATLAS detector Author: Pavel Řezníček Department: Institute of Particle and Nuclear Physics Supervisor of the doctoral thesis: Dr. Zdeněk Doležal Supervisor's e-mail address: Zdenek.Dolezal@mff.cuni.cz Abstract: The lifetime of B0 d mesons is determined from their decays B0 d → J/ψK∗0 reconstructed in ATLAS experiment at the LHC using pp collision data at a center-of-mass energy of 7 TeV and corresponding to integrated luminosity of 40 pb−1 . The lifetime, extracted from the simultaneous unbinned maximum likelihood mass-lifetime fit, is 1.51±0.04 (stat.)±0.04 (syst.) ps. A total number of 2750±90 (stat.) signal B0 d decays are observed in the measurement, with a fit- ted B0 d mass of 5363.7 ± 1.2 (stat.) MeV. Both the extracted B0 d meson mass and lifetime are within the determined errors consistent with the world average values. Although the achieved precision is still significantly lower than the one of the world average value, the measurement successfully tested the feasibility of the fit-method and allowed to cross-check ATLAS detector performance. Keywords: CERN, LHC, ATLAS, B-physics, B-hadron, Lifetime

Název práce: Měření doby života mesonu B0 d na detektoru ATLAS Autor: Pavel Řezníček Katedra (ústav): Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. Zdeněk Doležal, Dr. E-mail vedoucího: Zdenek.Dolezal@mff.cuni.cz Abstrakt: S využitím dat experimentu ATLAS z proton-protonových srážek o energii 7 TeV (v těžišťovém systému) na urychlovači LHC byla změřena do- ba života mesonu B0 d v rozpadovém kanálu B0 d → J/ψK∗0 . Hodnota získaná metodou maximální věrohodnosti na souboru dat invariantní hmoty a doby roz- padu zrekonstruovaných B0 d mesonů je 1.51 ± 0.04 (stat.) ± 0.04 (syst.) ps. Pozorováno bylo celkem 2750 ± 90 (stat.) skutečných případů rozpadu B0 d → J/ψK∗0 . Uvedená metoda také umožnila změřit klidovou hmotu B0 d mesonu: 5363.7 ± 1.2 (stat.) MeV. Extrahovné hodnoty doby života i klidové hmoty B0 d mesonu se v rámci chyb měření shodují se současnými nejpřesnějšími měřeními, ačkoli dosažená přesnost neumožnujě, aby k nim významně přispěly. Tato práce však byla důležitá k otestování použité metody a k prověření vlastností detektoru ATLAS. Klíčová slova: CERN, LHC, ATLAS, B-fyzika, B-hadron, Doba života