Authors:	Weber, Gernot A.
Title:	Measurement of the oscillation frequency of B s mesons in the hadronic decay mode B s pi D s (phi pi) X with the D0 detector at the Fermilab Tevatron collider
Online publication date:	3-Aug-2009
Year of first publication:	2009
Language:	english
Abstract:	The standard model (SM) of particle physics is a theory, describing three out of four fundamental forces. In this model the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix describes the transformation between the mass and weak eigenstates of quarks. The matrix properties can be visualized as triangles in the complex plane. A precise measurement of all triangle parameters can be used to verify the validity of the SM. The least precisely measured parameter of the triangle is related to the CKM element |Vtd|, accessible through the mixing frequency (oscillation) of neutral B mesons, where mixing is the transition of a neutral meson into its anti-particle and vice versa. It is possible to calculate the CKM element |Vtd| and a related element |Vts| by measuring the mass differences Dmd (Dms ) between neutral Bd and bar{Bd} (Bs and bar{Bs}) meson mass eigenstates. This measurement is accomplished by tagging the initial and final state of decaying B mesons and determining their lifetime. Currently the Fermilab Tevatron Collider (providing pbar{p} collisions at sqrt{s}=1.96 TeV) is the only place, where Bs oscillations can be studied. The first selection of the "golden", fully hadronic decay mode Bs->Ds pi(phi pi)X at DØ is presented in this thesis. All data, taken between April 2002 and August 2007 with the DØ detector, corresponding to an integrated luminosity of int{L}dt=2.8/fb is used. The oscillation frequency Dms and the ratio |Vtd|/|Vts| are determined as Dms = (16.6 +0.5-0.4(stat) +0.4-0.3(sys)) 1/ps, |Vtd|/|Vts| = 0.213 +0.004-0.003(exp)pm 0.008(theor). These results are consistent with the standard model expectations and no evidence for new physics is observable. Das Standard-Modell der Teilchenphysik formuliert das Zusammenspiel von drei der vier fundamentalen Kräfte. In diesem Modell beschreibt die Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix (CKM-Matrix) die Transformation von Masseneigenzuständen und schwachen Eigenzuständen der Quarks. Diese Matrix kann durch Dreiecke in der komplexen Ebene visualisiert werden. Eine Validierung des Standard-Modells kann durch präzise Messungen aller Dreiecksparameter stattfinden. Der am wenigsten genau gemessene Parameter in diesem Zusammenhang ist das CKM- Matrixelement |Vtd|. Es ist zugänglich über die Mischungsfrequenz von neutralen B-Mesonen, wobei der Begriff Mischung den Übergang von Mesonen in ihre Anti-Teilchen bzw. die umgekehrte Richtung bezeichnet. Die Bestimmung der Massendifferenzen Dmd und Dms zwischen den Masseneigenzuständen von neutralen Bd - und Bs-Mesonen ermöglicht die Berechnung der CKM-Matrixelemente |Vtd| und |Vts|. Für diese Messung müssen der Anfangs- und der Endzustand markiert und die Lebensdauer des zerfallenden B-Mesons bestimmt werden. Momentan ist der Tevatron-Speicherring am Fermilab der einzige Ort, an dem das Studium von Bs-Oszillationen möglich ist. Dort werden Protonen und Anti-Protonen bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s}=1.96 TeV zur Kollision gebracht. Diese Analyse präsentiert die erste Selektion des hadronischen Zerfallskanals Bs->Ds pi(phi pi)X des DØ-Experiments. Verwendet wird der komplette Datensatz mit einer integrierten Luminosität von int{L}dt=2.8/fb, der zwischen April 2002 und August 2007 aufgezeichnet wurde. Die Oszillationsfrequenz Dms und das Verhältnis |Vtd|/|Vts| wurden zu Dms = (16.6 +0.5-0.4(stat) +0.4-0.3(sys)) 1/ps, |Vtd|/|Vts| = 0.213 +0.004-0.003(exp)pm 0.008(theor) bestimmt. Diese Resultate sind im Einklang mit den Vorhersagen des Standard-Modells und zeigen keine Hinweise auf neue Physik.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4508
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-20480
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen