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Design of a Deep Full Event Interpretation for LHCb and application in semitauonic B decays

Descripción del proyecto

Impulsar el alcance físico del LHCb utilizando el aprendizaje automático

El LHCb es un experimento de física especializado en las propiedades y el decaimiento de partículas pesadas que contienen quarks fondo y quarks encantados creados en colisiones protón-protón en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés). En la tercera fase operativa, el LHCb recopilará fenómenos físicos a tasas más elevadas gracias a detectores recién instalados y a «software» disparador revolucionario que permitirá al LHCb procesar rápidamente datos de señal. El proyecto LHCbDFEI, financiado con fondos europeos, diseñará algoritmos de interpretación de eventos completos para mejorar el rendimiento del disparador. Una red neuronal profunda procesará la información de bajo nivel del detector e inferirá los decaimientos de hadrones pesados que se produjeron en el evento, lo que permitirá la identificación rápida de diferentes tipos de fenómenos de fondo y proporcionará más información sobre partículas madre. Como primera aplicación de la interpretación profunda de fenómenos completos (DFEI, por sus siglas en inglés), se realizará un nuevo análisis de las amplitudes cuánticas de los decaimientos de hadrones de quarks fondo con un leptón tau, con importantes consecuencias para las pruebas del Modelo Estándar de la física de partículas.

Objetivo

The LHCb experiment has shown an excellent performance in precision measurements of beauty- and charm-hadron decays during the LHC runs 1 and 2. Now, it is undertaking its first major upgrade, to face the challenges of a large increase in instantaneous luminosity, that implies augmented event complexity and background levels. This impacts the trigger, which needs to quickly and efficiently identify signals, while facing limits on the disk storage capacity. The proposed project aims at fighting these limitations in a new way for LHCb: performing a Deep Full Event Interpretation (DFEI) during trigger, where a deep neural network processes the low-level information from the detector and infers the heavy-hadron decays that occurred in the event. This allows to quickly identify different types of background and provides enhanced information on the mother particles. As a first application of DFEI, the first angular analysis of semitauonic decays at LHCb is proposed. Semitauonic decays are partially reconstructed in LHCb, due to the presence of neutrinos in the final state. This leads to high levels of backgrounds, hard to separate from the signal, which makes them a perfect validation bench for the power of DFEI. From a physics perspective, the recently-observed flavour anomalies defy the concept of Lepton Universality of the Standard Model (SM), and point towards potential beyond-the-SM effects in semitauonic B decays. The complementary aim of this project is to perform the first LHCb angular analysis of both B0 -> D+ tau- nu and B0 -> D*+ tau- nu decays, where D*+ -> D+ pi0 and tau- -> mu- nu nu. This analysis will provide crucial information to discriminate between different new models proposed to explain the anomalies. The ambitious projects in this proposal are solidly based on my experience with semitauonic decays, angular analyses and the creation of new software tools, as well as the broad experience of the host group in event reconstruction and data analysis.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinador

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI MILANO-BICOCCA
Aportación neta de la UEn
€ 171 473,28
Dirección
PIAZZA DELL'ATENEO NUOVO 1
20126 Milano
Italia
Región
Nord-Ovest Lombardia Milano
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 171 473,28