Comparison of the decays B→J/ψK, J/ψ → μμ and B→ μμK with the CMS experiment at CERN LHC

Abstract

Παρουσιάζουμε μια μέτρηση του λόγου των πιθανοτήτων των διασπάσεων των φορτισμένων μεσονίων Β σε B±→μ+μ−K± και B±→J/ψK±, με τη δεύτερη διάσπαση να ακολουθείται από J/ψ→μ+μ− . Η πρώτη διάσπαση απαγορεύεται στην κατώτερη τάξη από το Καθιερωμένο Πρότυπο καθώς αντιστοιχεί σε Ουδέτερο Ρεύμα Αλλαγής Γεύσης (Flavor-Changing Neutral Current (FCNC)). Αντ’ αυτού, η διάσπαση λαμβάνει χώρα μέσα από διαδικασίες ανώτερης τάξης, και ως εκ τούτου είναι σπάνια, με πιθανότητα της τάξης του ∼10^−7 , σχεδόν τέσσερεις τάξεις μεγέθους μικρότερη από την διάσπαση B→J/ψK. Τα σπάνια Ουδέτερα Ρεύματα Αλλαγής Γεύσης των Β μεσονίων έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς ελέγχουν την Παγκοσμιότητα της Γεύσης των Λεπτονίων των Ασθενών Αλληλεπιδράσεων (Lepton Flavor Universality of the Weak Interactions). Στην παρούσα διπλωματική εργασία ανακατασκευάζονται οι δύο διασπάσεις χρησιμοποιώντας δεδομένα που καταγράφηκαν το 2018 από το πείραμα CMS στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC). Ακολούθως, υπολογίζεται ο λόγος RK(μ) = Br(B±→μ+μ−K± )/Br(B±→J/ψ(μ+μ−)K±), που χρησιμοποιείται σε ανάλυση του CMS για σύγκριση με τον λόγο RK(e), που είναι η αντίστοιχη ποσότητα σε διασπάσεις με ηλεκτρόνια στην τελική κατάσταση.We present a measurement of the ratio of branching fractions of charged B mesons to B±→μ+μ−K± and B±→J/ψK ± , with the latter decay followed by J/ψ→μ+μ− . The direct decay B±→μ+μ−K± involves a Flavor-Changing Neutral Current (FCNC), and thus, is forbidden at tree level in the Standard Model. Instead, the decay proceeds via higher-order processes, and is therefore rare, with a branching fraction of ∼10^−7 , which is four orders of magnitude smaller than the B→ J/ψK decay. FCNC rare decays of B mesons are particularly interesting, since they probe Lepton Flavor Universality in the Weak Interactions. In this Master’s thesis, we reconstruct both decay modes, using proton-proton collisions recorded by the CMS experiment at the Large Hadron Collider in 2018. We then measure the fraction RK(μ) = Br(B±→μ+μ−K±)/Br(B±→J/ψ (μ+μ−)K ±), which is used in a full CMS analysis of a comparison of RK(μ) with RK(e), with RK(e) being the same ratio for decays with electrons in the final state

    Similar works