Promotionsvortrag von Alex Seuthe

Jüngste Messungen der Lepton-Flavour-Universalität zeigen deutliche Hinweise auf eine Verletzung des Standardmodells der Teilchenphysik. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die Anomalien mit erhöhter Sensitivität zu bestätigen oder zu falsifizieren. Diese Dissertation beschreibt die erste simultane Messung der Lepton-Flavour-Universalitäts-Verhältnisse RK mit B+->K+l+l- Zerfällen und RK*0 mit B0->K*0l+l- Zerfällen unter Verwendung des gesamten derzeit verfügbaren Datensatzes des LHCb-Experiments, der in den Jahren 2011 bis 2018 aufgezeichnet wurde. Beide Verhältnisse werden in jeweils zwei Bereichen von q2, der quadrierten invarianten Masse des Dilepton-Systems, bestimmt. Auch wenn die Zentralwerte der Ergebnisse blind sind und erst veröffentlicht werden, wenn die Analyse den kollaborationsinternen Überprüfungsprozess durchlaufen hat, zeigen die vorgestellten Sensitivitäten für RK und RK*0 bereits, dass dies der bisher genaueste Test der Lepton-Flavour-Universalität mit diesen Zerfällen sein wird. Die in dieser Dissertation beschriebene Analysearbeit umfasst die erste Messung von RK im unteren q2-Bereich mit dem LHCb-Experiment und eine aktualisierte Messung von RK*0 mit einem vergrößerten Datensatz. Statistische und systematische Unsicherheiten sowie Korrelationen zwischen den vier Messungen werden dadurch erstmals kohärent bestimmt und ermöglichen verbesserte Interpretationen. Die Kalibrierung der Simulation, welche zur Bestimmung der Selektionseffizienz verwendet wird, ist ein entscheidender Bestandteil der Analyse, um sicherzustellen, dass eine mögliche Abweichung der Messung von der Erwartung des Standardmodells nicht ein Effekt durch verbliebene Imperfektionen der Simulation ist. Daher wurde ein komplexes mehrstufiges Kalibrierungsverfahren zusammen mit einer optimierten Selektionsstrategie entwickelt. Die Kalibrierung wird mit Hilfe von Kontrollkanälen durchgeführt, die so ausgewählt werden, dass die Korrelationen zwischen Kalibrierungs- und Signaldatensätzen minimiert werden. Das experimentelle Verfahren der Analyse wird durch mehrere stringente Cross-Checks validiert.