Messung der B s-Oszillation mit dem semileptonischen Zerfall B 0 s D - s (phi pi -) my + ny my mit dem D0-Detektor

Das Standardmodell (SM) der Teilchenphysik beschreibt sehr präzise die fundamentalen Bausteine und deren Wechselwirkungen (WW). Trotz des Erfolges gibt es noch offene Fragen, die vom SM nicht beantwortet werden können. Ein noch noch nicht abgeschlossener Test besteht aus der Messung der Stärke der schwachen Kopplung zwischen Quarks. Neutrale B- bzw. $bar{B}$-Mesonen können sich innerhalb ihrer Lebensdauer über einen Prozeß der schwachen WW in ihr Antiteilchen transformieren. Durch die Messung der Bs-Oszillation kann die Kopplung Vtd zwischen den Quarksorten Top (t) und Down (d) bestimmt werden. Alle bis Ende 2005 durchgeführten Experimente lieferten lediglich eine untere Grenze für die Oszillationsfrequenz von ms>14,4ps-1. Die vorliegenden Arbeit beschreibt die Messung der Bs-Oszillationsfrequenz ms mit dem semileptonischen Kanal BsD(-)+. Die verwendeten Daten stammen aus Proton-Antiproton-Kollisionen, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2006 mit dem DØ-Detektor am Tevatron-Beschleuniger des Fermi National Accelerator Laboratory bei einer Schwerpunktsenergie von $sqrt{s}$=1,96TeV aufgezeichnet wurden. Die verwendeten Datensätze entsprechen einer integrierten Luminosität von 1,3fb-1 (620 millionen Ereignisse). Für diese Oszillationsmessung wurde der Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion sowie des Zerfalls bestimmt und die Zerfallszeit wurde gemessen. Nach der Rekonstruktion und Selektion der Signalereignisse legt die Ladung des Myons den Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit des Zerfalls fest. Zusätzlich wurde der Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion markiert. b-Quarks werden in $pbar{p}$-Kollisionen paarweise produziert. Die Zerfallsprodukte des zweiten b-Hadrons legen den Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion fest. Bei einer Sensitivität von msenss=14,5ps-1 wurde eine untere Grenze für die Oszillationsfrequenz ms>15,5ps-1 bestimmt. Die Maximum-Likelihood-Methode lieferte eine Oszillationsfrequenz ms>(20+2,5-3,0(stat+syst)0,8(syst,k))ps-1 bei einem Vertrauensniveau von 90%. Der nicht nachgewiesene Neutrinoimpuls führt zu dem systematischen Fehler (sys,k). Dieses Resultat ergibt zusammen mit der entsprechenden Oszillation des Bd-Mesons eine signifikante Messung der Kopplung Vtd, in Übereinstimmung mit weiteren Experimenten über die schwachen Quarkkopplungen.

The Standardmodel (SM) precisely describes the fundamental particles and their interactions. Despite the success the SM can’t answer all open questions. One ongoing test is the measurement of the strength of the weak coupling between quarks. Neutral B and $bar{B}$ mesons can transform over a process of weak interaction to their antiparticle within their lifetime. The Bs oszillation can be used to measure the coupling Vtd between the quark flavours Top (t) and Down (d). All previous experiments until end 2005 return a lower limit to the oszillation frequency ms>14.4ps-1. This thesis describes the measurement of the Bs oszillation frequency ms using the semileptonic channel BsD(-)+.. The data was provided from proton-antiproton collisions recorded in the time from april 2002 until march 2006 with the DØ detector at the Tevatron accelerator at a center of mass energy $sqrt{s}$=1.96TeV. The Tevatron is located at the Fermi National Accelerator Laboratory. The data corresponds to an integrated luminosity of 1.3pb-1(620 mio events). For the measurement the quark content of the B meson need to be known t time of production as well as at time of the decay and the proper decay time need to be measured. After the reconstruction and the selection of the signal events the charge of the muon tags the b quark flavour at time of the decay. In $pbar{p}$ collisions b quarks are produced in pairs. Therefor opposite side tagging algorithms can be used to tag the b quark at time of production. At a sensitivity ms(sens)=14.5ps-1 a lower limit ms>15.5ps-1 was found with a 95% CL. The maximum likelihood method returns ms>(20+2.5-3.0(stat+syst)0.8(syst,k))ps-1 with a 90% CL. The missing neutrino momentum causes the systematic uncertainty (syst,k). This result combined with the corresponding oszillation of the Bd meson gives a significant measurement of the coupling Vtd in agreement to additional experiments exploring the weak quark couplings.