Charmed baryon spectroscopy with D0p and D+p final states at LHCb experiment

Abstract

En este trabajo de tesis de doctorado, un conjunto de sistemas D0p y Dp m as sus complejos conjugados (c.c.), que son producidos inclusivamente en el experimento LHCb, son estudiados para realizar una investigaci on en espectroscop a de bariones encantados. Todo el an alisis que se presenta hace uso de la muestra de datos almacenada por el detector LHCb en los a~nos 2011 y 2012 que corresponden a una luminosidad integrada de 3.0 fb-1, proveniente de las colisiones pp a energía de s= 7 TeV. Los mesones D son seleccionados a trav es de los desintegraciones D0->K +pi and D+-> K++pi+pi+. Un conjunto de criterios de selecci ón es aplicado para obtener los candidatos a mesones D y protones, de acuerdo a la informaci on del sistema de trazas obtenida por las componentes del detector. Una vez este proceso es realizado, un delicado estudio de reducci ón de fondo es realizado maximizando una funci ón de la pureza y la signi ficancia de los eventos de señal para la selecci on de los candidatos a bariones encantados. Reconstruyendo el espectro de las masas invariantes M(D0p) + c.c.,M(D+p) + c.c.,M(D0 anti- p) + c.c. y M(D+anti- p) + c.c. para las muestras de datos un conjunto de picos es observado, donde un ajuste simult aneo extendido y de m axima verosimilitud es realizado para obtener los valores de los par ametros de masas y anchos de estos picos los cuales son asociados con posibles nuevas estructuras. Para la muestra de datos del canal D0p, una nueva estructura cerca al umbral es observada con un valor de masa de 2840 MeV/c2. Esta estructura es consistente con la señal de un estado bari ónico excitado Lambda_ c. Para la muestra D+p, una evidencia de una estructura con un valor de masa de 3060 MeV/c2 es obtenida, consistente con un estado excitado Sigma++_c . En conexi on con esta estructura, un indicio de su compañero de isospin en la muestra de datos D0p es encontrada. Mediciones de sus masas y sus anchos con sus incertidumbres estad sticas y sistem aticas son reportados. Adicionalmente, el espectro de masas M(D0 anti-p) + c.c. y M(D+ anti-p) + c.c. han sido estudiados, donde realizando un ajuste independiente de m áxima verosimilitud ninguna evidencia de alg un tipo de estructura fue encontrada. (Texto tomado de la fuente)

In this Ph.D. Thesis work, a set of Dp and Dp¯ prompt systems and their charge conjugate (c.c.), inclusively produced from pp collisions at the LHCb experiment have been studied, to perform searches for singly excited charmed baryon spectroscopy. All analyses presented in this work use a data sample recorded by the LHCb detector in 2011 and 2012 years, corresponding to an integrated luminosity of 3.0 fb−1 of pp collision data at √ s = 7 TeV. The D mesons are selected through the decay modes D0 → K−π + and D+ → K−π +π +. A set of selection criteria is applied to obtain D meson and proton candidates, according to the track information provided by the components of the LHCb detector. Once this procedure is carried out, a delicate background rejection study is performed maximizing a puritysignificance signal function for the selection of the charmed baryons candidates. Reconstructing the invariant mass spectrum for M(D0p) + c.c., M(D+p) + c.c., M(D0p¯) + c.c. and M(D+p¯) + c.c. data samples a the set of peaks is observed, where a simultaneous extended binned maximum likelihood fit is performed in order to extract the masses and widths parameters values of these peaks which some of them are associated with possible new structures. For D0p data sample, a new structure near the threshold with a mass value of ∼ 2840 MeV/c2 is observed. This structure is consistent with the signal of a Λc excited baryon state. For the D+p sample, an evidence of a structure with a mass value ∼ 3060 MeV/c2 is found, consistent with a Σ++ c excited baryon state. Connected with this structure, a hint with its isospin partner on D0p data sample is found. Measurements of their masses and widths values with their statistical and systematic uncertainties are reported. Additionally, the mass spectrum M(D0p¯) + c.c. and M(D+p¯) + c.c. have been studied, whereby performing a single extended binned maximum likelihood fit no evidence of any kind of structure was found in these samples. (Texto tomado de la fuente)