Study of double charm B decays with the LHCb experiment at CERN and track reconstruction for the LHCb upgrade
Creators
- Quagliani, Renato
- Universite Paris-Saclay, Ecole Doctorale No. 576 Particules, hadrons, energie et noyau - instrumentation, imagerie, cosmos et simulation, Gif-sur-Yvette (France)
- Universite Paris-Sud, Laboratoire de l'Accelerateur Lineaire - LAL, Orsay (France)
- University of Bristol:, Bristol (United Kingdom)
Description
Double charmed B meson decays are dominated by the Cabibbo favoured b → c(W- → c-bar s) transition. This thesis presents the study of B0 → D0D-bar0K*0 decay which has never been observed so far. The branching ratio is quoted with respect to the B0 → D*-D0K+ decay mode. No K*0 mass window selection is applied in B0 → D0D-bar0K*0, reconstructing the Kπ system as a K*0. The invariant mass of the Kπ system is selected to be in full allowed phase space: m(K) + m(π) < m(Kπ) < m(B) - 2m(D0). D0 mesons are reconstructed through the Cabibbo favoured D0 → K-π+ mode and the K*0 as K+π-. The integrated luminosity of 3 fb-1 collected by LHCb during LHC Run 1 are used to select and reconstruct B0 → D0D-bar0K*0 leading to a preliminary branching ratio corresponding to: B(B0 → D0D-bar0K*0)/B(B0 → D*-D0K+) = (12.83 ± 1.80(stat))%. LHCb foresees a major upgrade for the 2020. At that time, LHCb will operate at five times larger luminosity than Run I reaching the value of L = 2 x 1033. An increased pile-up level is expected leading to higher detector occupancy as well as harsher radiation environment. A new trigger strategy will be adopted to take advantage of the higher luminosity to collect at least 5 fb-1 per year. The hardware based trigger strategy used during Run I and Run II will be completely removed and a fully based software trigger strategy will be adopted. Therefore, software applications performing trigger selection will be executed at collision rate. Such strategy requires the replacement of all the read-out electronics in all the subsystem and in order to guarantee high track reconstruction performance all the tracking sub-detectors will be replaced. The tracker placed downstream the LHCb dipole magnet will be replaced by a scintillating fibre tracker (SciFi) made of layers of scintillating fibres read-out by Silicon Photo Multiplier. This thesis presents the LHCb upgrade, the LHCb upgrade tracking strategy as well as the development of the stand-alone track reconstruction algorithm using only information from the SciFi. This algorithm plays a crucial role in the reconstruction of particles originating from decaying b and c hadrons as well as particles originating from long-lived particles such as K0S and Λ0. The algorithm strongly enhances the overall expected performance for the upgrade leading to a large improvement in reconstruction efficiency, fake tracks rejection and execution time. (author)
Abstract (French)
Les desintegrations doublement charmees des mesons B sont dominees par la transition favorisee de Cabibbo b → c(W- → c-bar s). Cette these presente l'etude de la desintegration B0 → D0D-bar0K*0, qui n'a jamais ete observee auparavant. Le rapport de branchement est mesure par rapport a celui du mode de desintegration B0 → D*-D0K+. Aucune selection sur la masse du K*0 est appliquee pour B0 → D0D-bar0K*0, reconstruisant le systeme Kπ comme K*0. La masse invariante du systeme Kπ est selectionnee dans l'ensemble de l'espace de phase accessible: m(K) + m(π) < m(Kπ) < m(B) - 2m(D0). Les mesons D0 sont reconstruits dans le mode de desintegration favorise de Cabibbo D0 → K-π+ et les K*0 dans le mode K+π-. La luminosite integree de 3 fb-1 collectee par LHCb pendant le run 1 du LHC est utilisee pour selectionner et reconstruire B0 → D0D-bar0K*0 donnant une mesure preliminaire du rapport d'embranchement valant: B(B0 → D0D-bar0K*0)/B(B0 → D*-D0K+) = (12.83 ± 1.80(stat))%. L'experience LHCb doit subir une mise a jour majeur pour 2020. A ce moment-la, LHCb fonctionnera avec des luminosites cinq fois plus grandes que pendant le Run 1 pour atteindre la valeur de L = 2 x 1033. Une augmentation du niveau de pile-up est attendu donnant une occupation du detecteur plus grand en meme temps qu'un environnement plus difficile concernant les radiations subies. Une nouvelle strategie pour le trigger sera adoptee pour profiter de l'augmentation de luminosite et collecter au moins 5 fb-1 par an. Le trigger hardware utilise pendant le Run 1 et Run 2 sera completement elimine et un trigger uniquement software sera mis en place. En consequence, les algorithmes de selection utilises dans le trigger seront executes a la vitesse des collisions du LHC. Une telle strategie requiert le remplacement du toute l'electronique de lecture de tous les systemees et de facon a garantir des performances elevees pour la reconstruction des particules chargees, l'ensemble des detecteurs de traces seront remplaces. Le detecteur place en amont de l'aimant de LHCb sera remplace par un detecteur a fibres scintillantes (SciFi) fait de couches de fibres scintillantes lues par des photomultiplicateurs silicium. Cette these presente l'upgrade de LHCb, la strategie pour le tracking apres l'upgrade ainsi que le developpement d'un algorithme autonome de reconstruction des trajectoires de particules utilisant uniquement les informations du SciFi. Cet algorithme joue un role crucial pour la reconstruction des traces venant de desintegrations de hadrons b ou c ainsi que des particules venant de particules avec grand temps de vie comme les K0S ou les Λ0. Cet algorithme augmente fortement les performances attendues pour l'upgrade, menant a une grande amelioration de l'efficacite de reconstruction, de la rejection de fausses traces et du temps d'execution. (auteur)
Files
Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Etude des desintegrations doublement charmees de mesons B avec l'experience LHCb au CERN et reconstruction des traces pour l'upgrade de LHCb.
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 301 p.
- Report number
- FRNC-TH--13171
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 53079815
- Subject category
- S72: PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- B NEUTRAL MESONS; BRANCHING RATIO; CERN LHC; D NEUTRAL MESONS; DATA ANALYSIS; LHCB DETECTOR; PARTICLE DECAY; PARTICLE IDENTIFICATION; PARTICLE TRACKS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; B MESONS; BEAUTY MESONS; BEAUTY PARTICLES; BOSONS; CHARM PARTICLES; CHARMED MESONS; CYCLIC ACCELERATORS; D MESONS; DATA PROCESSING; DECAY; DIMENSIONLESS NUMBERS; ELEMENTARY PARTICLES; HADRONS; MEASURING INSTRUMENTS; MESONS; PROCESSING; PSEUDOSCALAR MESONS; RADIATION DETECTORS; STORAGE RINGS; SYNCHROTRONS
Optional Information
- Notes
- 187 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses