Antiparticleoscillations >rBd - ETH E-Collection

DISS. ETH Nr. 13118
Measurements of
Particle
-
in
oscillations
Antiparticle
>0
dO
the B9-Bj
><rBd system
DISSERTATION
for the degree of
DOCTOR OF NATURALSCIENCES
ofthe
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGYZÜRICH
presented by
Vuko Brigljevic
Dipl.-Phys. ETH-Zürich
April 15, 1968
in Dubrovnik, Croatia
(from La Chaux-de-Fonds, NE)
born
Citizen of Switzerland
Accepted on the recommendationof
Prof. Dr. H. Hofer examiner
Prof. Dr. F. Pauss co-examiner
PD Dr. M. Pohl
co-examiner
-
1999
and of Croatia
Abstract
This thesis presents measurements of the BJJ-B^ oscillation frequency Am^. They are
based on more than 2 millions hadronic Z decays collected by the L3 detector at LEP
in 1994 and 1995. Semileptonic b decays are selected by identifying electrons and muons
in hadronic Z decays. The b decay proper time is determined through the reconstruetion
of secondary decay vertices. The flavour of the b hadron at decay time is tagged by the
Charge of the lepton. Two methods are used to determine the initial flavour. In the jet
Charge method, the initial quark flavour is tagged by a weighted sum of all track charges
in the corresponding event hemisphere. The result of this measurementis:
Amd
=
0.437 ± 0.043
(stat)
± 0.044
(syst) ps"1
.
side tag method uses charge-flavour correlations of chargedparticles produced
along the B meson. A primary vertex track in the lepton hemisphere is used to tag the
flavour of the initial quark. The result of this measurementis:
The
same
Amd
=
0.387 ± 0.143
(stat)+J;JgJ(syst) ps"1
.
In the framework of the Standard Model, the B^-B^ oscillation frequency depends on
the size of various elements of the CKM mixing matrix. The measurement of Amd can in
particularbe used, together with other measurements, to
element
\Vtd\-
extract the value of the matrix
The result is:
\VU\
=
(8.1 ± 0.6 (Ami) ± 0.2 (mt) ± 1.5 (theory)) 10"3
¦
where the first error results from the experimental uncertainty on Amd, the second from
the uncertainty ofthe running top quark mass and the third from theoretical uncertainties.
Resume
Cette these presente deux mesures de la frequence d'oscillation Amd dans le melange
B^-B^. Elle se base sur plus de deux millions de desintgrationshadroniquesdu Z enregistrees par l'experience L3 au LEP entre 1994 et 1995. Un echantillon de desintegrations
semi-leptoniques du quark b est selectionne par l'identification d'electrons et de muons
dans des desintegrationshadroniques du boson Z. Le temps de vie des hadrons beaux
est determine par la reconstruetion de vertex de desintegration secondaires. La saveur
du meson beau ä la desintegration est identifiee par la charge du lepton. Deux methodes
sont utilisees pour la determinationde la saveur du meson beau ä l'instant de sa pro¬
duetion. Dans la premiere methode, dite de la charge du jet, la saveur du quark initial
est determineepar la somme ponderee des charges de toutes les traces dans l'hemisphere
correspondante. Le resultat de cette mesure est:
Amd
=
0.437 ± 0.043
(stat)
± 0.044
(syst) ps_1
.
Une deuxieme methode utilise des correlations entre la saveur du quark initial et la charge
de particules chargees produites ä proximite du meson beau. Une particule chargee associee au vertex primaire de l'evenement est utilisee pour determiner la saveur du quark
initial. Le resultat de la mesure utilisant cette methode est:
Amd
=
0.387 ± 0.143
(stat)+J;Jg(syst) ps"1
.
Dans le cadre du modele Standard, la frequence d'oscillation du melange B^-B^ depend
de la grandeur d'elements de la matrice CKM de melange des quarks. La mesure de Amd
peut en particulier etre utilisee, en communavec d'autres mesures, pour extraire la norme
de 1'element de la matrice Vtd. En utilisant, les resultats des mesures presentees dans cette
these, on obtient:
\Vtd\
oü la
premiere
=
erreur
l'incertitude sur la
(8.1 ± 0.6 (Am,,) ± 0.2 (mt) ± 1.5 (theory)) 10"3
•
de l'incertitude de la mesure de Amd, la deuxieme de
du quark top, et la troisieme d'incertitudes theoriques.
provient
masse
vu