Lepton Flavour Universality and analysis frameworks

Couturier, Benjamin

Lepton Flavour Universality and analysis frameworks

Benjamin Couturier
(
- Ferrara U.
)

Mar 25, 2024

206 pages

Supervisor:

Bozzi Concezio

Thesis: PhD

Università degli studi di Ferrara, Italy,
Ferrara U.

(2024)

Published: Mar 25, 2024

URN/HDL:

Report number:

CERN-THESIS-2024-199

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Abstract: (UNITesi)

Questa tesi indaga l'Universalità Leptonica, la proprietà del Modello Standard della fisica delle particelle secondo cui la forza elettrodebole si accoppia a tutte e tre le generazioni di leptoni nello stesso modo. A questo scopo, si propone di misurare i decadimenti di mesoni B strani in stati finali contenenti leptoni tau presso l'esperimento Large Hadron Collider Beauty (LHCb) al CERN. Costruire e gestire l’esperimento LHCb richiede l’impegno di oltre 1400 fisici e ingegneri, la realizzazione di un rivelatore di dimensioni colossali e il reperimento di enormi quantità di risorse di calcolo per elaborare e analizzare i dati registrati. Questi dati e tutti i risultati della ricerca sono a disposizione di tutti i partecipanti all’esperimento e dovrebbero essere utilizzabili dai fisici in futuro, come affermato nella convenzione per l'istituzione del CERN. Preservare i prodotti della ricerca e tutti i dati associati è un compito difficile, ma è cruciale e ha un’alta priorità per il CERN e per le agenzie che finanziano la fisica delle particelle in tutto il mondo, che insistono sull’applicazione dei principi FAIR per la gestione dei dati. Questo lavoro di tesi riassume i metodi e gli strumenti disponibili o già applicati dall'esperimento LHCb per preservare i suoi dati e le analisi derivate, al fine di identificare le lacune nel software e nei metodi utilizzati. Le indagini evidenziano la necessità di migliorare la tracciabilità dei sottoprodotti dell'analisi dei dati, assicurando che sia preservato il collegamento tra i dati registrati e i risultati finali. A questo scopo, questa tesi propone nuovi strumenti che consentono agli analisti di arricchire i metadati associati ai set di dati di LHCb. Questi metadati possono successivamente essere utilizzati per identificare e selezionare set di dati, semplificando così il lavoro degli analisti. Inoltre, per tracciare ulteriormente le varie fasi dell'analisi dei dati di LHCb, questi nuovi strumenti si integrano con il noto motore di flusso di lavoro Snakemake e consentono l'uso di sistemi di test e di integrazione continua disponibili al CERN. Utilizzando questi nuovi strumenti, il lavoro di tesi si innesta sulle attività svolte in precedenza per misurare i decadimenti dei mesoni B strani a LHCb. La categorizzazione dei candidati di decadimento viene migliorata e affinata tramite l’uso di dati simulati per poter modellare i diversi tipi di fondo. La separazione tra i decadimenti di segnale dal fondo dovuto a decadimenti con due adroni contenenti il quark charm viene effettuata addestrando un albero decisionale, che viene utilizzato sia per filtrare i dati sia come variabile d’ingresso di un fit tridimensionale (insieme al quadrato della quantità di moto trasferita al sistema tau/neutrino tau e al tempo di decadimento del tau). Questo fit viene eseguito su simulazioni parametriche, nonché sui dati di simulazione Monte-Carlo esistenti, dimostrando che è possibile estrarre in modo affidabile il segnale all'interno dei campioni disponibili. Questo è un passo importante nella misura, che deve essere seguito da un’ulteriore validazione del modello e dalla valutazione delle incertezze sistematiche.

Standard model
Universality
Lepton flavour
LHCb
FAIR
Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
lepton: flavor: universality
LHC-B
Monte Carlo
CERN LHC Coll

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