A Mathematica based Version of the CKMfitter Package

Kurzfassung
Das CKMfitter Software-Paket stellt ein Analyseinstrument zur Verfügung, mit dessen
Hilfe die Parameter der Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix im Bereich des
Standardmodells und seinen möglichen Erweiterungen eingeschränkt werden können.
Die verwendete statistische Methode ist ein auf klassischer Statistik basierender
Ansatz, genannt Rfit, in dem theoretische Unsicherheiten durch erlaubte Bereiche
dargestellt werden. Das ursprüngliche Paket ist in FORTRAN programmiert und
verwendet das Minimierungspaket MINUIT. Über die Jahre erhöhte sich die Komplexität
der Fitprobleme und damit der CPU-Zeitverbrauch beachtlich. Mit dem Ziel einer
deutlichen Fitzeitreduzierung initiierte Jérôme Charles eine auf Mathematica
basierende Version des CKMfitter-Pakets. Mit diesem Paket konnte unter Verwendung
von symbolischen Kalkulationen und einer effizienten Minimierungsroutine ein
CPU-Zeitgewinn von mehr als einem Faktor 100 erreicht werden. Thema dieser Diplomarbeit
ist die Implementierung der Theorie der neutralen Meson-Oszillationen
als auch der leptonischen Zerfälle geladener B-Mesonen, jeweils im Standardmodell
und einer möglichen Erweiterung. Weiterhin wurde die Behandlung von Dateien,
welche tabellarische Eingabedaten enthalten, entwickelt. Abschließend werden aktuellste
Resultate der Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix Analyse im Standardmodell
und zwei seiner Erweiterungen gezeigt. Diese wurden von der CKMfitter
Gruppe auf der Internationalen Konferenz für Hochenergiephysik 2006 (ICHEP06)
präsentiert.
Abstract
The CKMfitter package provides an analysis tool to constrain the parameters of the
Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix in the framework of the Standard Model
and possible extensions. The statistical method used is a frequentist based approach
called Rfit, where theoretical uncertainties are represented by allowed ranges. The
original package is coded in FORTRAN and uses the MINUIT minimization package.
Over the years, the complexity of the fit problems and associated with that
the CPU time consumption have increased considerably. With the goal of a significant
fit time reduction, Jérôme Charles initiated a Mathematica based version
of the CKMfitter package. With this new package a gain in CPU time of more
than a factor 100 has been achieved, using symbolic calculations and an efficient
minimization routine. Subject of this thesis is the implementation of the theory
of neutral meson oscillations as well as leptonic decays of charged B-mesons, both,
for the Standard Model and a possible extension. Furthermore, the treatment of
look-up table input files has been developed. Finally, updated results of the global
Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrix analysis in the Standard Model and two
of its extensions have been provided. They have been presented by the CKMfitter
group at the International Conference on High Energy Physics 2006 (ICHEP06).