Multidifferential study of identified charged hadron distributions in ZZ-tagged jets in proton-proton collisions at s=\sqrt{s}=13 TeV

Jet fragmentation functions are measured for the first time in proton-proton collisions for charged pions, kaons, and protons within jets recoiling against a $Z$ boson. The charged-hadron distributions are studied longitudinally and transversely to the jet direction for jets with transverse momentum 20 $< p_{\textrm{T}} < 100$ GeV and in the pseudorapidity range $2.5 < \eta < 4$. The data sample was collected with the LHCb experiment at a center-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 1.64 fb$^{-1}$. Triple differential distributions as a function of the hadron longitudinal momentum fraction, hadron transverse momentum, and jet transverse momentum are also measured for the first time. This helps constrain transverse-momentum-dependent fragmentation functions. Differences in the shapes and magnitudes of the measured distributions for the different hadron species provide insights into the hadronization process for jets predominantly initiated by light quarks.Comment: All figures and tables, along with machine-readable versions and any supplementary material and additional information, are available at https://cern.ch/lhcbproject/Publications/p/LHCb-PAPER-2022-013.html (LHCb public pages

Study of the B−→Λc+Λˉc−K−B^{-} \to \Lambda_{c}^{+} \bar{\Lambda}_{c}^{-} K^{-} decay

The decay $B^{-} \to \Lambda_{c}^{+} \bar{\Lambda}_{c}^{-} K^{-}$ is studied in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of $\sqrt{s}=13$ TeV using data corresponding to an integrated luminosity of 5 $\mathrm{fb}^{-1}$ collected by the LHCb experiment. In the $\Lambda_{c}^+ K^{-}$ system, the $\Xi_{c}(2930)^{0}$ state observed at the BaBar and Belle experiments is resolved into two narrower states, $\Xi_{c}(2923)^{0}$ and $\Xi_{c}(2939)^{0}$, whose masses and widths are measured to be $$m(\Xi_{c}(2923)^{0}) = 2924.5 \pm 0.4 \pm 1.1 \,\mathrm{MeV}, \\ m(\Xi_{c}(2939)^{0}) = 2938.5 \pm 0.9 \pm 2.3 \,\mathrm{MeV}, \\ \Gamma(\Xi_{c}(2923)^{0}) = \phantom{000}4.8 \pm 0.9 \pm 1.5 \,\mathrm{MeV},\\ \Gamma(\Xi_{c}(2939)^{0}) = \phantom{00}11.0 \pm 1.9 \pm 7.5 \,\mathrm{MeV},$$ where the first uncertainties are statistical and the second systematic. The results are consistent with a previous LHCb measurement using a prompt $\Lambda_{c}^{+} K^{-}$ sample. Evidence of a new $\Xi_{c}(2880)^{0}$ state is found with a local significance of $3.8\,\sigma$, whose mass and width are measured to be $2881.8 \pm 3.1 \pm 8.5\,\mathrm{MeV}$ and $12.4 \pm 5.3 \pm 5.8 \,\mathrm{MeV}$, respectively. In addition, evidence of a new decay mode $\Xi_{c}(2790)^{0} \to \Lambda_{c}^{+} K^{-}$ is found with a significance of $3.7\,\sigma$. The relative branching fraction of $B^{-} \to \Lambda_{c}^{+} \bar{\Lambda}_{c}^{-} K^{-}$ with respect to the $B^{-} \to D^{+} D^{-} K^{-}$ decay is measured to be $2.36 \pm 0.11 \pm 0.22 \pm 0.25$, where the first uncertainty is statistical, the second systematic and the third originates from the branching fractions of charm hadron decays.Comment: All figures and tables, along with any supplementary material and additional information, are available at https://cern.ch/lhcbproject/Publications/p/LHCb-PAPER-2022-028.html (LHCb public pages

Measurement of the ratios of branching fractions R(D∗)\mathcal{R}(D^{*}) and R(D0)\mathcal{R}(D^{0})

The ratios of branching fractions $\mathcal{R}(D^{*})\equiv\mathcal{B}(\bar{B}\to D^{*}\tau^{-}\bar{\nu}_{\tau})/\mathcal{B}(\bar{B}\to D^{*}\mu^{-}\bar{\nu}_{\mu})$ and $\mathcal{R}(D^{0})\equiv\mathcal{B}(B^{-}\to D^{0}\tau^{-}\bar{\nu}_{\tau})/\mathcal{B}(B^{-}\to D^{0}\mu^{-}\bar{\nu}_{\mu})$ are measured, assuming isospin symmetry, using a sample of proton-proton collision data corresponding to 3.0 fb${ }^{-1}$ of integrated luminosity recorded by the LHCb experiment during 2011 and 2012. The tau lepton is identified in the decay mode $\tau^{-}\to\mu^{-}\nu_{\tau}\bar{\nu}_{\mu}$. The measured values are $\mathcal{R}(D^{*})=0.281\pm0.018\pm0.024$ and $\mathcal{R}(D^{0})=0.441\pm0.060\pm0.066$, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. The correlation between these measurements is $\rho=-0.43$. Results are consistent with the current average of these quantities and are at a combined 1.9 standard deviations from the predictions based on lepton flavor universality in the Standard Model.Comment: All figures and tables, along with any supplementary material and additional information, are available at https://cern.ch/lhcbproject/Publications/p/LHCb-PAPER-2022-039.html (LHCb public pages

Test de de l'universalité de la saveur leptique via la désintegration B en D* tau nu où tau en 3 pi (pi^0) nu a LHCb

The Standard Model of Particle Physics predicts that the three charged leptons \Pe, \Pmu, and \Ptau, should have identical electroweak couplings. The only distinction between them arises from their masses, due to their interactions with the Higgs field.However, experiments such as BaBar, Belle, Belle~II and LHCb, have observed deviations from these predictions, particularly in the \btoclnu transitions, known as \textit{charged-current flavor anomalies}. This thesis investigates the \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu} decays, with the $\tau$ lepton being reconstructed from its hadronic decays \decay{\tau}{3\pi \nu (\piz)}. The study aims to measure \rdstar, which is a ratio of the former's decay branching fraction to the \decay{\Bd}{\Dstar \mu \nu} branching fraction. This observable is used for Lepton Flavor Universality test in \btoclnu transitions. By utilizing techniques such as ReDecay for fast simulation, and Multivariate Analyses for signal selection, this analysis builds upon and improves the methods used in previous LHCb measurements: the first analysis~\cite{lhcbcollaborationMeasurementRatioBranching2015a,lhcbcollaborationMeasurementRatioEnsuremath2018} was performed on data collected during the \runone (2011--2012), the second one~\cite{lhcbcollaborationErratumTestLepton2024} on initial stages of data collection during \runtwo (2015--2016). This thesis present for the first time a measurement using the full \runtwo dataset (2015--2018). The precision of the \rdstar measurement is refined, currently achieving approximately \staterr statistical uncertainty. Although the final value is currently \textit{blinded}, pending the estimation of systematical uncertainties and an internal LHCb collaboration review, this thesis presents a comprehensive documentation of the analysis.Selon le Modèle Standard de la Physique des Particules, les leptons chargés \Pe, \Pmu et \Ptau devraient présenter des couplages électrofaibles identiques, se distinguant uniquement par leurs masses en raison de leurs differents couplages au champ de Higgs. Toutefois, des écarts par rapport à ces prédictions ont été observés dans les transitions \btoclnu lors d'expériences menées par BaBar, Belle, Belle~II, et LHCb. Ce phénomène est connu sous le nom d'\textit{anomalies de changement de saveur dans les courants chargés}.L'objectif principal de cette étude est de mesurer le rapport \rdstar, défini comme le ratio des taux de désintégration \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu} et \decay{\Bd}{\Dstar \mu \nu}.Cette observable est utilisée comme test de l'Universalité de la Saveur Leptonique dans les transitions \btoclnu.Cette thèse se focalise sur les désintégrations \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu}, où le lepton $\tau$ est reconstruit à partir de ses désintégrations hadroniques \decay{\tau}{3\pi \nu (\piz)}.En utilisant des techniques telles que ReDecay pour la simulation rapide et des Analyses Multivariées pour la sélection du signal, cette analyse s'appuie sur et améliore les méthodes utilisées dans les mesures précédentes de LHCb:la première analyse~\cite{lhcbcollaborationMeasurementRatioBranching2015a,lhcbcollaborationMeasurementRatioEnsuremath2018} a été réalisée sur les données collectées pendant le \runone (2011--2012), et la seconde~\cite{lhcbcollaborationErratumTestLepton2024} sur une partie des données collectées pendant le \runtwo (2015--2016). Cette thèse présente pour la première fois une mesure utilisant l'ensemble des données du \runtwo (2015--2018).La précision de la mesure de \rdstar est affinée, atteignant actuellement une incertitude statistique d'environ \staterr.Bien que la valeur finale soit actuellement \textit{masquée}, en attendant une estimation des incertitudes systématiques et une revue interne dans la collaboration LHCb, cette thèse présente une documentation complète de l'analyse

Test de de l'universalité de la saveur leptique via la désintegration B en D* tau nu où tau en 3 pi (pi^0) nu a LHCb

The Standard Model of Particle Physics predicts that the three charged leptons \Pe, \Pmu, and \Ptau, should have identical electroweak couplings. The only distinction between them arises from their masses, due to their interactions with the Higgs field.However, experiments such as BaBar, Belle, Belle~II and LHCb, have observed deviations from these predictions, particularly in the \btoclnu transitions, known as \textit{charged-current flavor anomalies}. This thesis investigates the \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu} decays, with the $\tau$ lepton being reconstructed from its hadronic decays \decay{\tau}{3\pi \nu (\piz)}. The study aims to measure \rdstar, which is a ratio of the former's decay branching fraction to the \decay{\Bd}{\Dstar \mu \nu} branching fraction. This observable is used for Lepton Flavor Universality test in \btoclnu transitions. By utilizing techniques such as ReDecay for fast simulation, and Multivariate Analyses for signal selection, this analysis builds upon and improves the methods used in previous LHCb measurements: the first analysis~\cite{lhcbcollaborationMeasurementRatioBranching2015a,lhcbcollaborationMeasurementRatioEnsuremath2018} was performed on data collected during the \runone (2011--2012), the second one~\cite{lhcbcollaborationErratumTestLepton2024} on initial stages of data collection during \runtwo (2015--2016). This thesis present for the first time a measurement using the full \runtwo dataset (2015--2018). The precision of the \rdstar measurement is refined, currently achieving approximately \staterr statistical uncertainty. Although the final value is currently \textit{blinded}, pending the estimation of systematical uncertainties and an internal LHCb collaboration review, this thesis presents a comprehensive documentation of the analysis.Selon le Modèle Standard de la Physique des Particules, les leptons chargés \Pe, \Pmu et \Ptau devraient présenter des couplages électrofaibles identiques, se distinguant uniquement par leurs masses en raison de leurs differents couplages au champ de Higgs. Toutefois, des écarts par rapport à ces prédictions ont été observés dans les transitions \btoclnu lors d'expériences menées par BaBar, Belle, Belle~II, et LHCb. Ce phénomène est connu sous le nom d'\textit{anomalies de changement de saveur dans les courants chargés}.L'objectif principal de cette étude est de mesurer le rapport \rdstar, défini comme le ratio des taux de désintégration \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu} et \decay{\Bd}{\Dstar \mu \nu}.Cette observable est utilisée comme test de l'Universalité de la Saveur Leptonique dans les transitions \btoclnu.Cette thèse se focalise sur les désintégrations \decay{\Bd}{\Dstar \tau \nu}, où le lepton $\tau$ est reconstruit à partir de ses désintégrations hadroniques \decay{\tau}{3\pi \nu (\piz)}.En utilisant des techniques telles que ReDecay pour la simulation rapide et des Analyses Multivariées pour la sélection du signal, cette analyse s'appuie sur et améliore les méthodes utilisées dans les mesures précédentes de LHCb:la première analyse~\cite{lhcbcollaborationMeasurementRatioBranching2015a,lhcbcollaborationMeasurementRatioEnsuremath2018} a été réalisée sur les données collectées pendant le \runone (2011--2012), et la seconde~\cite{lhcbcollaborationErratumTestLepton2024} sur une partie des données collectées pendant le \runtwo (2015--2016). Cette thèse présente pour la première fois une mesure utilisant l'ensemble des données du \runtwo (2015--2018).La précision de la mesure de \rdstar est affinée, atteignant actuellement une incertitude statistique d'environ \staterr.Bien que la valeur finale soit actuellement \textit{masquée}, en attendant une estimation des incertitudes systématiques et une revue interne dans la collaboration LHCb, cette thèse présente une documentation complète de l'analyse

JRJC 2022 - Journées de Rencontres Jeunes Chercheurs. Book of Proceedings

Journées de Rencontres Jeunes Chercheurs (JRJC2022). 23-29 octobre 2022, Saint Jean de Monts (France). https://indico.in2p3.fr/event/27564

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