Thèse soutenue

Étude des désintégrations doublement charmées de mésons B avec l'expérience LHCb au CERN et reconstruction des traces pour l’upgrade de LHCb
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Auteur / Autrice : Renato Quagliani
Direction : Patrick RobbeJonas RademackerYasmine Amhis
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des particules
Date : Soutenance le 06/10/2017
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec University of Bristol
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)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Tisserand, Andrea Venturi, David Newbold
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Tisserand, Andrea Venturi

Mots clés

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Résumé

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Les désintégrations doublement charmées des mésons B sont dominées par la transition favorisée de Cabibbo b → c(W− → cs). Cette thèse présente l’étude de la désintégration B0 → D0 D0 K*0 , qui n’a jamais été observée auparavant. Le rapport de branchement est mesuré par rapport à celui du mode de désintégration B0 → D∗−D0K+ . Aucune sélection sur la masse du K∗0 est appliquée pour B0 → D0 D0 K*0, reconstruisant le système Kπ comme K∗0. La masse invariante du système Kπ est sélectionnée dans l’ensemble de l’espace de phase accessible : m(K) + m(π) < m(Kπ) < m(B) − 2m(D0). Les mésons D0 sont reconstruits dans le mode de désintégration favorisé de Cabibbo D0 → K−π+ et les K∗0 dans le mode K+π−.La luminosité intégrée de 3 fb−1 collectée par LHCb pendant le run 1 du LHC est utilisée pour sélectionner et reconstruire B0 → D0 D0 K*0 donnant un mesure préliminaire du rapport d’embranchement valant :Br(B0 → D0 D0 K*0 )/ B(B0 → D∗−D0K+) = (12.41 ± 1.32(stat))%L’expérience LHCb doit subir une mise à jour majeur pour 2020. A ce moment-là, LHCb fonctionnera avec des luminosités cinq fois plus grandes que pendant le Run 1 pour atteindre la valeur de L = 2 × 1033cm−2 s−1. Une augmentation du niveau de pile-up est attendu donnant une occupation du détecteur plus grand en même temps qu’un environnement plus difficile concernant les radiations subies. Une nouvelle stratégie pour le trigger sera adoptée pour profiter de l’augmentation de luminosité et collecter au moins 5 fb−1 par an. Le trigger hardware utilisé pendant le Run 1 et Run 2 sera complètement éliminé et un trigger uniquement software sera mis en place. En conséquence, les algorithmes de sélection utilisés dans le trigger seront exécutés à la vitesse des collisions du LHC. Une telle stratégie requiert le remplacement du toute l’électronique de lecture de tous les systèmees et de façon à garantir des performances élevées pour la reconstruction des particules chargées, l’ensemble des détecteurs de traces seront remplacés. Le détecteur placé en amont de l’aimant de LHCb sera remplacé par un détecteur à fibres scintillantes (SciFi) fait de couches de fibres scintillantes lues par des photomultiplicateurs silicium. Cette thèse présente l’upgrade de LHCb, la stratégie pour le tracking après l’upgrade ainsi que le développement d’un algorithme autonome de reconstruction des trajectoires de particules utilisant uniquement les informations du SciFi. Cet algorithme joue un rôle crucial pour la reconstruction des traces venant de désintégrations de hadrons b ou c ainsi que des particules venant de particules avec grand temps de vie comme les KS0 ou les Λ0. Cet algorithme augmente fortement les performances attendues pour l’upgrade, menant à une grande amélioration de l’efficacité de reconstruction, de la rejection de fausses traces et du temps d’exécution.