Piera Battista "Study of b-> dll transitions with b-baryon decays at LHCb and test bench commissioning for the Upgrade II MightySciFi detector"

vendredi 25 sept. 2026, 14:00 → 16:00 Europe/Paris

200/0-Auditorium - Auditorium P. Lehmann (IJCLab)

"Étude des transitions b -> d ll dans les désintégrations de baryons b à LHCb et mise en service d’un banc de test pour le détecteur MightySciFi de l’Upgrade II"

 

Résumé :

Les recherches indirectes de physique au-delà du Modèle Standard (SM) constituent un moyen privilégié de sonder la Nouvelle Physique (NP) à travers les contributions virtuelles aux processus en boucle. Les transitions electrofaibles b->sll ont été largement étudiées par l'expérience LHCb, mettant en évidence plusieurs tensions avec les prédictions du SM. Afin d'approfondir l'étude de ces effets, cette thèse se concentre sur les transitions plus rares b->dll, dont les fractions d'embranchement sont réduites d'un facteur d'environ 0,04 par rapport aux désintégrations b->sll, ce qui accroît leur sensibilité à des échelles plus élevées de NP. L'étude porte sur les modes de désintégration baryoniques Lb -> pi Pi mumu  et Xib-> pK mumu . Les transitions baryoniques fournissent des informations complémentaires à celles obtenues à partir des désintégrations mésoniques, leur structure de spin offrant une sensibilité differente à des effets de NP. À l'aide de l'ensemble complet des données collectées par LHCb durant les Runs 1 et 2, une mesure actualisée de la fraction d'embranchement de Lbpi est réalisée, ainsi que la première mesure de sa fraction d'embranchement différentielle. Une étude de faisabilité de l'observation de la désintégration de Xib est également présentée. Ce mode n'a pas encore été observé en raison de la suppression de la transition de pingouin électrofaible sous-jacente et du faible taux attendu pour la production du baryon Xib: environ un ordre de grandeur inférieure à celle du Lb . Le rapport des rapports d’embranchement $R$ entre les canaux Lb -> p pi  jpsi et Xib - > pK jpsi est estimé puis utilisé pour prédire le nombre attendu d'événements de signal Xib dans l'ensemble des données des Runs 1 et 2. Le rendement prédit s'avère insuffisant pour permettre une observation statistiquement significative de cette désintégration. L'experience LHCb va poursuivre la prise de donnees jusqu'en 2041 et fera l'objet d'une mise à niveau durant le Run 5 dans le cadre du programme High-Luminosity LHC. La région interne de l'actuel trajectographe SciFi sera remplacée par un détecteur à pixels, tandis que la région externe (appelée Mighty-SciFi) conservera la technologie des fibres scintillantes. Cette thèse décrit également la remise en service d'un banc de test de contrôle qualité destiné à mesurer le rendement lumineux des nappes de fibres Mighty-SciFi au cours de leur production. Ce dispositif est désormais pleinement opérationnel et prêt pour le démarrage de la production, prévu après l'été 2026.

 

"Study of b-> dll  transitions with b-baryon decays at LHCb and test bench commissioning for the Upgrade II MightySciFi detector"

 

Abstract :

Indirect searches for physics beyond the Standard Model (SM) provide a powerful probe of New Physics (NP) through virtual contributions to loop-level processes. The b->sll electroweak penguin transitions have been studied extensively by LHCb, which has revealed several tensions with SM predictions. To further investigate these effects, this thesis studies the rarer b->dll transitions, whose branching fractions are approximately 0.04 rarer than those of b->sll decays, thereby increasing their sensitivity to higher NP scales. The focus is on the baryonic decay modes Lb->p Pi mumu and Xib->p K mumu. Baryonic transitions provide information complementary to mesonic decays, as their spin structure offers sensitivity to NP effects inaccessible in meson systems. Using the full LHCb Run 1 and Run 2 datasets, an updated measurement of the Lb->ppimumu branching fraction is performed, together with the first measurement of its differential branching fraction. A feasibility study of the observation of the Xib decay is also presented. This mode has not yet been observed due to both the suppression of the underlying electroweak penguin transition and the expected production fraction of Xib-> p K mumu baryons, which is approximately an order of magnitude smaller than that of Lb . The yield ratio R between the Lb->p K Jpsi and Xib->p K Jpsi channels is estimated and used to predict the expected Xib->p K mumu signal yield in the full Run 1 and Run 2 dataset. The predicted yield is found to be insufficient for a statistically significant observation. LHCb is expected to operate until at least 2041 and will undergo a major upgrade during Run 5 as part of the High-Luminosity LHC programme. The inner region of the current SciFi tracking detector will be replaced by a pixel detector, while the outer region (referred to as the Mighty-Scifi) will retain the scintillating fibre technology. This thesis also describes the recommissioning of a quality-assurance test bench for measuring the light yield of Mighty-SciFi fibre mats during production. The system is now fully operational and ready for the start of fibre mat production, scheduled after the summer of 2026.

 

Membres du jury :

-       - M. Christian GLASER, Rapporteur

Professeur, TU Dormtund 

-     -  Mme Sneha MALDE, Rapporteur

Professeur, University of Oxford 

-       - Mme Marzia BORDONE, Examinateur

Professeur, University of Mainz

-     -   M. Thibaut HUMAIR, Examinateur

Professeur, DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) – Gottingen

-      -  M. Harry CLIFF, Examinateur

Professeur, University of Cambridge

-      -  M. Achille STOCCHI, Examinateur

Professor, IJCLab - Université Paris-Saclay