Mesure des rapports d’embranchement des désintégrations B0→ Kshh avec l’expérience LHCb, mesure de l’angle CKM gamma et surveillance du Scintillating Fibre Tracker pour l’upgrade de LHCb

Measurement of the branching fractions of B0s → KShh decays in LHCb, insights on the CKM angle gamma and monitoring of the Scintillating Fibre Tracker for the LHCb upgrade

• Auteur / Autrice : Thomas Grammatico
• Direction : Matthew Charles, Eli Ben-Haim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'univers
• Date : Soutenance le 27/01/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Lydia Roos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tim Gershon, Keri Vos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Le Diberder, Justine Serrano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique des hautes énergies

Grand collisionneur de hadrons

Hadrons -- Désintégration

Mésons

Mots clés libres

Physique des saveurs

LHCb

Phase CKM gamma

Mésons

Asymétrie matière-antimatière

Rapports d’embranchement

Flavours physics

LHCb

Branching fractions

Résumé

Cette thèse s’organise suivant trois volets autour de l'analyse des désintégrations de mésons B en trois particules non charmées. Le premier concerne l’extraction de l’angle CKM gamma suivant une méthode ayant fait ses preuves durant une précédente analyse. La présente thèse entend étendre ce travail à de nouveaux modes de désintégrations. L’étude se base sur les résultats d’analyses en amplitudes de l’expérience BABAR. En combinant les informations accessibles dans plusieurs plans de Dalitz, il est possible d’extraire des contraintes sur gamma à partir de désintégrations de mésons B en trois particules non charmées. La thèse détermine des contraintes à partir des nouveaux états finaux (antisymétriques), démontre qu’ils ne sont pour l’instant pas compétitifs et explique pourquoi. Des manières d’améliorer les contraintes, comme utiliser un modèle d’amplitude plus détaillé ou combiner les contraintes de plusieurs états de symétries, sont discutées. Le second volet de cette thèse concerne la mise à niveau du détecteur LHCb. Le trajectographe de LHCb est remplacé par le Scintillating Fibre (SciFi) Tracker. Cette thèse discute des travaux réalisés pour le suivi de ce sous détecteur : un panneau pour les experts en salle de contrôle ainsi que la mise à jour de la procédure de calibration du sous détecteur. Enfin, le troisième volet traite d’une analyse LHCb :la mesure des rapports de branchements des modes B0(s)->KShh', où h(') est un pion ou un kaon. L’étude utilise les données collectées par LHCb durant les runs 1 et 2, pour une luminosité intégrée totale d’environ 9/fb. Cette analyse est une étape vers de futurs analyses en amplitude des modes de désintégration B0(s)->KShh'.

This thesis is organized in three parts around the analysis of charmless three-body B-meson decays. The first part concerns the extraction of the CKM angle gamma using a method that showed promising results during a previous analysis. The present thesis intends to extend this work to new decay modes. The study uses the results of amplitude analyses from the BABAR experiment. By combining the information available in several Dalitz planes, it is possible to extract constraints on gamma from charmless three-body B-meson decays. The thesis determines the constraints from the new (antisymmetric) final state, demonstrates that they are not currently competitive, and explains why this is the case. Options to improve the constraints, such as using a more detailed amplitude model based on substantially more data, or combining constraints from several symmetry states, are discussed. The second part of this thesis concerns the upgrade of the LHCb detector. The LHCb tracker is replaced by the Scintillating Fiber (SciFi) Tracker. This thesis discusses the developments of the monitoring of this sub-detector: an expert-level panel for LHCb control room as well as the update of the sub-detector calibration procedure. Finally, the third part of the thesis deals with an LHCb analysis: measuring the branching fractions of the B0 (s) -> Kshh' modes, where h (') is a pion or a kaon. The study uses data collected by LHCb during run 1 and run 2, for a total integrated luminosity of around 9/fb. This analysis is a step towards future amplitude analyses of B0 (s) -> KShh' decay modes.