Une étude phénoménologique de D+ → π+ I+ I− et la recherche de B(s) -> τ+ τ− à LHCb

A phenomenological study of D+ → π+ I+ I− and the search for B(s) → τ+ τ− at LHCb

• Auteur / Autrice : Cédric Méaux
• Direction : Giampiero Mancinelli, Aoife Bharucha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules et Astroparticules
• Date : Soutenance le 28/10/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM) - Centre de physique théorique (Marseille ; Toulon ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eli Ben-Haim
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Svjetlana Fajfer, Viola Sordini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bosons de Higgs

Grand collisionneur de hadrons

Modèle standard (physique)

Désintégration radiative

Leptons

Mésons

Mots clés libres

Désintégrations par courant neutre à changement de saveur

Leptons tau

LHCb

Désintégrations rares

Méson B

Méson D

Désintégrations purement leptoniques

Désintégrations semilpetoniques

FCNC decays

Tau leptons

LHCb

Rare decays

B meson

D meson

Purely leptonic decays

Semileptonic decays

Résumé

Une des portes d’accès à la Nouvelle Physique (NP) passe par les désintégrations rares de mésons en leptons. Ces désintégrations se produisent par l’intermédiaire de particules virtuelles hors de leur couche de masse et sont donc, rares dans le modèle standard, mais très sensibles à une potentielle nouvelle physique. Les transitions b->sll fournissent déjà des contraintes importantes sur la NP. De plus, certaines anomalies, mesurées par LHCb dans ces transitions, semblent suggérer un couplage fort entre les leptons taus et les particules de NP. Moins étudiées car plus difficile à prédire, les transitions charmées c->ull pourraient aussi être affectées par la NP. Ce type de recherche, souvent qualifié d’indirecte, nécessité deux ingrédients: mesure et prédictions précises; cette thèse est dédiée à ces deux ingrédients. Dans un premier temps, j’expliquerai mon travail pour améliorer les prédictions autour de la désintégration rare D+ -> pi+ ll. Dans un second temps, je présenterai la recherche expérimentale des désintégrations rares B(s) -> tau tau à LHCb.

One of the main portals towards physics Beyond the Standard Model (BSM) are the heavy flavor meson decays to leptons as they proceed entirely through loop effects and are additionally suppressed by the chiral nature of the weak interactions. Thus their sensitivity to possible BSM virtual effects could be enhanced. b->sll transitions provide some of the strongest constraints on BSM physics. Interestingly, a number of anomalies of various significances have shown up in the first LHCb data for some of these modes. These anomalies seem to suggest the possibility of BSM physics with a hierarchy of the generations in the coupling to BSM particles, where the tau leptons should couple most strongly. Less studied because more challenging from a theoretical point of view, the charmed transition c->ull might also exhibit similar anomalies. This kind of searches, often qualified as indirect, relies on two ingredients: precision measurements and accurate predictions; this thesis is devoted to both aspects. At first, I focus on how to improve the predictions for the less studied charmed decay D+ -> pi+ ll; then, I present the experimental measurement of the B(s) -> tau tau decay.