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Development and calibration of a same side kaon tagging algorithm and measurement of the B_s^0 – B_s^0 bar oscillation frequency Δm_s at the LHCb experiment

Krocker, Georg Alexander

German Title: Entwicklung und Kalibration eines Same Side Kaon Tagging Algorithmus und Messung der B_s^0 – B_s^0 bar Oszillationsfrequenz Δm_s am LHCb Experiment

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Abstract

This thesis presents a so called same side kaon tagging algorithm, which is used in the determination of the production flavour of B_s^0 mesons. The measurement of the B_s^0 – B_s^0 bar oscillation frequency ΔDelta ms in the decay B_s^0 -> D_s^- π^+ is used to optimise and calibrate this algorithm. The presented studies are performed on a data set corresponding to an integrated luminosity of L = 1.0 fb^-1 collected by the LHCb experiment in 2011. The same side kaon tagging algorithm, based on multivariant classifiers, is developed, calibrated and tested using a sample of about 26,000 reconstructed B_s^0 -> D_s^- π^+ decays. An effective tagging power of ε_eff = ε_tag(1 - 2ω)^2 = 2.42 +- 0.39% is achieved. Combining the same side kaon tagging algorithm with additional flavour tagging algorithms results in a combined tagging performance of ε_eff = ε_tag(1 - 2ω)^2 = 5.13 +- 0.54%. With this combination, the B_s^0 – B_s^0 bar oscillation frequency is measured to be Δm_s = 17.745 +- 0.022 (stat.) +- 0.006 (syst.) ps^-1, which is the most precise measurement to date.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit wird ein sogenannter Same Side Kaon Taggingalgorithmus vorgestellt, der zur Bestimmung des Produktionsflavours von B_s^0 Mesonen dient. Die Messung der B_s^0 – B_s^0 bar Oszillationsfrequenz Δm_s im Zerfall B_s^0 -> D_s^- π^+ wird zur Optimierung und Kalibration des Algorithmus benutzt. Die vorgestellten Studien benutzen einen Datensatz, welcher einer integrierten Luminosität von L = 1.0 fb^-1 enspricht und im Jahr 2011 am LHCb Experiment gesammelt wurde. Der Same Side Kaon Taggingalgorithmus, basierend auf multivarianten Klassifizierungsverfahren, wird auf einem Datensatz von 26,000 rekonstruierten B_s^0 -> D_s^- π^+ Zerfällen entwickelt, kalibriert und getestet. Es wird eine effektiven Taggingeffizienz von ε_eff = ε_tag(1 - 2ω)^2 = 2.42 +- 0.39% erreicht. In Kombination mit zusätzlichen Taggingalgorithmen ergibt sich eine effektive Taggingeffizienz von ε_eff = ε_tag(1 - 2ω)^2 = 5.13 +- 0.54%. Mit Hilfe dieser Kombination wird eine B_s^0 – B_s^0 bar Oszillationsfrequenz von Δm_s = 17.745 +- 0.022 (stat.) +- 0.006 (syst.) ps^-1 gemessen. Dieser Wert stellt die zur Zeit präziseste Messung dar.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hansmann-Menzemer, Prof. Dr. Stephanie
Date of thesis defense: 20 November 2013
Date Deposited: 02 Dec 2013 07:38
Date: 2013
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
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