Physics case for an LHCb Upgrade II - Opportunities in flavour physics, and beyond, in the HL-LHC era

The LHCb Upgrade II will fully exploit the flavour-physics opportunities of the HL-LHC, and study additional physics topics that take advantage of the forward acceptance of the LHCb spectrometer. The LHCb Upgrade I will begin operation in 2020. Consolidation will occur, and modest enhancements of the Upgrade I detector will be installed, in Long Shutdown 3 of the LHC (2025) and these are discussed here. The main Upgrade II detector will be installed in long shutdown 4 of the LHC (2030) and will build on the strengths of the current LHCb experiment and the Upgrade I. It will operate at a luminosity up to 2×1034 cm−2s−1, ten times that of the Upgrade I detector. New detector components will improve the intrinsic performance of the experiment in certain key areas. An Expression Of Interest proposing Upgrade II was submitted in February 2017. The physics case for the Upgrade II is presented here in more depth. CP-violating phases will be measured with precisions unattainable at any other envisaged facility. The experiment will probe b → sl+l−and b → dl+l− transitions in both muon and electron decays in modes not accessible at Upgrade I. Minimal flavour violation will be tested with a precision measurement of the ratio of B(B0 → μ+μ−)/B(Bs → μ+μ−). Probing charm CP violation at the 10−5 level may result in its long sought discovery. Major advances in hadron spectroscopy will be possible, which will be powerful probes of low energy QCD. Upgrade II potentially will have the highest sensitivity of all the LHC experiments on the Higgs to charm-quark couplings. Generically, the new physics mass scale probed, for fixed couplings, will almost double compared with the pre-HL-LHC era; this extended reach for flavour physics is similar to that which would be achieved by the HE-LHC proposal for the energy frontier

LHCb upgrade software and computing : technical design report

This document reports the Research and Development activities that are carried out in the software and computing domains in view of the upgrade of the LHCb experiment. The implementation of a full software trigger implies major changes in the core software framework, in the event data model, and in the reconstruction algorithms. The increase of the data volumes for both real and simulated datasets requires a corresponding scaling of the distributed computing infrastructure. An implementation plan in both domains is presented, together with a risk assessment analysis

Une étude phénoménologique de D+ → π+ I+ I− et la recherche de B(s) -> τ+ τ− à LHCb

One of the main portals towards physics Beyond the Standard Model (BSM) are the heavy flavor meson decays to leptons as they proceed entirely through loop effects and are additionally suppressed by the chiral nature of the weak interactions. Thus their sensitivity to possible BSM virtual effects could be enhanced. b->sll transitions provide some of the strongest constraints on BSM physics. Interestingly, a number of anomalies of various significances have shown up in the first LHCb data for some of these modes. These anomalies seem to suggest the possibility of BSM physics with a hierarchy of the generations in the coupling to BSM particles, where the tau leptons should couple most strongly. Less studied because more challenging from a theoretical point of view, the charmed transition c->ull might also exhibit similar anomalies. This kind of searches, often qualified as indirect, relies on two ingredients: precision measurements and accurate predictions; this thesis is devoted to both aspects. At first, I focus on how to improve the predictions for the less studied charmed decay D+ -> pi+ ll; then, I present the experimental measurement of the B(s) -> tau tau decay.Une des portes d’accès à la Nouvelle Physique (NP) passe par les désintégrations rares de mésons en leptons. Ces désintégrations se produisent par l’intermédiaire de particules virtuelles hors de leur couche de masse et sont donc, rares dans le modèle standard, mais très sensibles à une potentielle nouvelle physique. Les transitions b->sll fournissent déjà des contraintes importantes sur la NP. De plus, certaines anomalies, mesurées par LHCb dans ces transitions, semblent suggérer un couplage fort entre les leptons taus et les particules de NP. Moins étudiées car plus difficile à prédire, les transitions charmées c->ull pourraient aussi être affectées par la NP. Ce type de recherche, souvent qualifié d’indirecte, nécessité deux ingrédients: mesure et prédictions précises; cette thèse est dédiée à ces deux ingrédients. Dans un premier temps, j’expliquerai mon travail pour améliorer les prédictions autour de la désintégration rare D+ -> pi+ ll. Dans un second temps, je présenterai la recherche expérimentale des désintégrations rares B(s) -> tau tau à LHCb

Improve the search sensitivity for a light stop quarks by selecting ISR topologies

This summer student project has been dedicated to the search for a light stop particle in the compressed spectrum with the ATLAS experiment. I got the opportunity to learn how analysing MC simulated physics data using the ROOT software, study the theory and analysis strategy for this particular search, and finally do some work to contribute to this analysis

Searches for Lepton Flavour Violating decays at LHCb

International audienc

Lepton Flavor Violation in rare B decays

International audienc

Rare heavy mesons decays to leptons

International audienc

Geomechanical substantiation of reuse feasibility of development workings for coal mines

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – «Геотехнічна і гірнича механіка». Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, 2016.В дисертації обґрунтувані такі параметри комбінованої системи кріплення і охоронної конструкції на сполученні «штрек–лава», при яких можлива економічно доцільна повторна експлуатація підготовчих виробок в гірничо–геологічних умовах шахт ДП «Селідіввугілля». В результаті натурних вимірювань встановлено, що величина залишкового перерізу може виступати критерієм, що характеризує доцільність для повторного використання конвеєрного штреку на суміжній лаві. Такою величиною є залишкова площа в світлі, що дорівнює 8,5 м2. На основі обґрунтованого критерію вирішена чисельна задача про вплив різних систем охорони на НДС геомеханічної системи «кріплення – охоронна конструкція – масив». Встановлено, що при використанні охоронної конструкції у вигляді накатного костра зі шпального бруса в сукупності з дворівневою системою рамно–анкерного кріплення за лавою забезпечується збереження перерізу підготовчої виробки, що призначена для повторного використання. Досліджено вплив куту нахилу пласта на параметри прийнятої геомеханічної системи. Розробки були успішно реалізовані в промисловості з економічним ефектом 2 422 грн./м виробки.Цель работы состоит в геомеханическом обосновании таких параметров комбинированной системы крепи и охранной конструкции на сопряжении «штрек – лава», при которых возможна экономически целесообразная повторная эксплуатация подготовительных выработок в горно - геологических условиях шахт ГП «Селидовуголь». В качестве основного объекта исследований выбрана шахта «1/3 Новогродовская» ГП «Селидовуголь», где были выполнены комплексные исследования, заключавшиеся в визуальном обследовании ряда горных выработок, организации инструментальных наблюдений на замерных станциях, решении аналитических задач, а также проведении экспертной оценки состояния выемочных штреков и анализе архивных данных. В результате выполнения комплекса натурных измерений определены основные виды проявлений горного давления и ремонтных работ в подготовительных выработках, построены зависимости развития геомеханических процессов в их окрестности во времени и установлено, что величина остаточного сечения может выступать тем критерием, который характеризует целесообразность для повторного использования конвейерного штрека на смежной лаве. Критериальной величиной экономической рациональности повторного использования штрека является остаточная площадь в свету, равная 8,5 м2. На основе обоснованного критерия решена численная задача о влияние различных систем охраны на НДС геомеханической системы «крепь – охранная конструкция – массив». Установлено, что при использовании охранных конструкции в виде накатного костра из шпального бруса, выбраной по комплексу критериев «геомеханическая эффективность», «стоимость», «технологичность», в совокупности с двухуровневой системой рамно - анкерной крепи на основе сталеполимерных и канатных анкеров, за лавой обеспечивается сохранение сечения подготовительной выработки, применяемой для повторного использования. Такая система «крепь – охранная конструкция» принята как базовая. В горно–геологических условиях шахт Красноармейского промышленного района величина остаточного сечения конвейерного штрека, принятая в качестве критерия повторного использования подготовительных выработок, уменьшается при увеличении угла падения угольных пластов по линейному закону, что позволяет на этой основе корректировать базовый вариант системы крепи и охранной конструкции. Результаты внедрены в виде Рекомендации по геомеханическому обоснованию параметров рамно - анкерной крепи подготовительных выработок угольных шахт при отработке выемочного участка 18 южной лавы пл. l1 шахты «1/3 Новогродовская» и «Методики численного моделирования рамно –анкерной крепи подготовительных и капитальных выработок угольных шахт ГП «Селидовуголь», а также использованы в учебном процессе ГВУЗ «НГУ» при подготовке студентов ступеней «бакалавр» и «магистр» и образовательно–квалификационного уровня «специалист». Выполненная оценка экономической эффективности предложенных тех-нических решений, обеспечивающих повторное использование штрека показала, что ожидаемый экономический эффект, составляет 2422 грн./м выработки.The research purpose is geomechanical substantiation of such parameters of combined system of lining and support on the roadhead of roadway and longwall through which is possible and economically feasible to ensure the reuse of development workings under the mining and geological conditions of "Selidovugol" mines. As a result of the in–situ measurements revealed that the value of the remaining area can be a criteria that characterizes the feasibility for belt road reusing to adjacent longwall. Such value is the remaining area in the light that equal to 8.5 m2. On the basis of justified criteria the influence of various support systems on stress–deformed state of the geomechanical system "lining – support – array" was solved. It is established that a residual inside half–timbers of roadway can act the criteria that characterize suitable for reuse in development workings adjacent to the longwall. Economic rationality criteria for reuse roadway is a residual inside half–timbers, equal to 8.5 m2. It was found that by using a support system in the form of sawed stick crib, with the two – tier system of frame – bolt lining the criteria for development workings reuse was performed over the longwall. The influence of the angle of the bed at the geomechanical system parameters was adopted. The developments were successfully implemented and approbated. Economic effect is 2422 UAH on 1m