Test de l'universalité de la saveur leptonique avec l'expérience LHCB au LHC

Test of lepton flavour universality using the B0->D*tau nu decays at LHCb

• Auteur / Autrice : Dawid Gerstel
• Direction : Olivier Leroy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules et astroparticules
• Date : Soutenance le 30/11/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Ripp-Baudot, Karim Trabelsi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèle standard (physique)

Particules (physique)

Grand collisionneur de hadrons

Mots clés libres

.

Lepton flavour universality

Lhcb

New physics

Standard model

Particle physics

Résumé

Cette thèse présente la mesure du rapport R(D^{*}) \equiv \frac{\mathcal{B}(B^{0} \rightarrow D^{*} \tau \nu}{\mathcal{B}(B^{0} \rightarrow D^{*} \mu \nu} avec les données accumulées par l'expérience LHCb en 2015 et 2016, en utilisant les désintégrations du tau en trois pions. L'étude comprend un test de l'universalité de la saveur leptonique dans les désintégrations b \rightarrow c l \nu pour aider à résoudre la tension entre l'estimation de R(D^{*}) dans le Modèle Standard et les résultats expérimentaux des usines à B et de LHCb. L'analyse s'appuie sur une mesure précédente LHCb (LHCb-PAPER-2017-017, LHCb-PAPER-2017-027) avec un nouvel ensemble de données et des techniques améliorées. En particulier, une nouvelle technique de simulation rapide, ReDecay, est utilisée pour générer de nombreux échantillons simulés ainsi que les techniques d'analyses multivariées sont exploitées dans la sélection des candidats. Étant donné que l'analyse n'a pas encore fait l'objet d'une revue interne dans la collaboration LHCb et que plusieurs incertitudes systématiques doivent être calculées, la valeur du R(D^{*}) est cachée. Néanmoins, une documentation presque complète de l'analyse est présentée dans cette thèse. L'incertitude statistique relative du résultat préliminaire est de 5,4%, ce qui représente une amélioration par rapport à la mesure précédente à LHCb.

This thesis presents the measurements of the R(D^{*}) \equiv \frac{\mathcal{B}(B^{0} \rightarrow D^{*} \tau \nu}{\mathcal{B}(B^{0} \rightarrow D^{*} \mu \nu} ratio with the 2015-2016 LHCb dataset using 3-prong tau decays. The study comprises a test of the Lepton Flavour Universality in b \rightarrow c l \nu decays to help resolve the tension between the Standard Model R(D^{*}) estimation and the experimental results from the B-factories and LHCb. The analysis builds upon a previous LHCb measurement (LHCb-PAPER-2017-017,LHCb-PAPER-2017-027) with a new dataset and improved techniques. Most importantly, a novel fast simulation technique, ReDecay, is used to generate large simulated samples and Multivariate Analysis techniques are exploited in signal selection. Since the analysis has yet to undergo an internal LHCb review, and several systematic uncertainties must be computed, the R(D^{*}) value is blinded. Nonetheless, nearly complete documentation of the analysis is presented in this thesis. The relative statistical uncertainty of the preliminary result is 5.4%, which is an improvement with respect to the previous 3-prong measurement at LHCb.