Thèse soutenue

Phénoménologie des mésons B à la recherche d'un signal au-delà du modèle standard
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Auteur / Autrice : Jeremy Hebinger
Direction : Emi Kou
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des particules
Date : Soutenance le 18/09/2017
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Orsay, Essonne ; 1969-2019)
: Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
Examinateurs / Examinatrices : Emi Kou, Achille Stocchi, Akimasa Ishikawa, Vincent Morénas, Eli Ben-Haim, Christopher Smith
Rapporteurs / Rapporteuses : Akimasa Ishikawa, Vincent Morénas

Résumé

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Durant les dernières décennies, la désintégration induite par une boucle b→sγ, a attiré beaucoup d'attention à cause de sa sensibilité potentielle à la nouvelle physique. Dans le model standard, les transitions b→sγ_{L(R)} et b¯→s¯γ_{R(L)} sont proportionnelles aux coefficients de Wilson C₇(C'₇).La désintégration B→Kππγ offre à travers l'analyse angulaire un observable P impaire (λ) et à travers le mélange B-B¯ un observable CP impaire (S_{ρK⁰_{s}γ}) tous deux étant sensibles au rapport C'₇/C₇ ≈ m_s/m_b. La difficulté principale étant que λ et S_{ρK⁰_{s}γ} sont accompagnés par un facteur de dilution provenant de la désintégration forte. Ce travail est centré sur l'estimation et la modélisation de ces facteurs de dilution. La transition B→Kππγ se produit en tant que trois désintégrations successives. La transition faible B→K_{res}γ est suivie par la désintégration forte en trois corps de la résonance kaonic K_{res}→Kππ via trois états intermédiaires distincts ρK⁰_{s}, K*π et κπ. L'observable S_{ρK⁰_{s}γ} est accessible avec l'état final K⁰π⁺π⁻γ, mais la présence de K^{*±}π^∓ et κ^±π^∓, n'étant pas état propre de CP, induit le facteur de dilution D. Pour résoudre ce problème, nous dérivons l'expression de D en fonction des ondes partielles ρK⁰_{s}, K*π et κπ et en incluant les résonances kaonic K₁(1270/1400), K*(1410) et K₂*(1430). Afin de calculer le facteur de dilution, les ondes partielles peuvent être extraites avec l'état final K^±π^∓π^±γ, où la sensibilité expérimentale est plus élevée. Ensuite, nous proposons une nouvelle méthode, indépendante du model, pour déterminer D, qui consiste a extraire le facteur de dilution indépendamment de S_{ρK⁰_{s}γ} en utilisant des états finaux avec un pion neutre tels que K⁺π⁻π⁰γ. En exploitant des données existantes avec m_{Kππ}≺1.8GeV/c², nous obtenons D=0.92±0.17. Lorsque l'on considère juste K₁(1270/1400) et K*(1410), λ peut être extrait de la distribution angulaire and de Dalitz avec une précision de l'ordre de ±10% pour un échantillon de 5.10³ évènements générés à l'aide de la méthode Monté Carlo. Mais cela demande une bonne connaissance de différentes quantités importantes pour la désintégration forte telles que l'angle de mélange de K₁, les rapports de branchement individuel B→K_{res}γ et les phases relatives. Nous montrons que certains de ces paramètres et λ peuvent être simultanément ajustés avec une perte de précision de juste quelques pourcents. Puis nous dérivons comment, en utilisant seulement la distribution angulaire, il est possible d'annuler partiellement les contributions provenant de la désintégration forte afin d'obtenir une limite inférieure pour |λ|.