Test de l'universalite de la saveur leptonique via la desintegration de B au Dstar tau nu au LHCb

Test of lepton flavor universality using B decaying to Dstar tau nu at the LHCb

• Auteur / Autrice : Gaya Benane
• Direction : Olivier Leroy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE THEORIQUE ET MATHEMATIQUE
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et sciences de la matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Leroy, Patrick Robbe, Emi Kou, Jean-François Marchand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emi Kou, Jean-François Marchand

Mots clés

Mots clés libres

Physique des saveurs

Mesons lourds

Test du Modele standard

Tau lepton

Universalité de la saveur leptonique

Flavor physics

Heavy mesons

Standard model test

Tau lepton

Lepton Flavor Universality

Résumé

Le Modèle Standard de la physique des particules prédit que les trois leptons chargés Pe, Pmu et Ptau devraient avoir des couplages électrofaibles identiques, ne différant que par leur masse due à leur interaction avec le champ de Higgs. Cependant, plusieurs expériences, y compris BaBar, Belle, Belle~II et LHCb, ont observé des écarts par rapport à ces prédictions, notamment dans les transitions btoclnu, connues sous le nom d'textit{anomalies de changement de saveur via courant chargé}. Cette thèse étudie ces anomalies en comparant les désintégrations decay{Bd}{Dstar tau nu} et decay{Bd}{Dstar mu nu}, où le lepton $tau$ est reconstruit à partir de sa désintégration hadronique decay{tau}{3pi nu (piz)}. L'objectif de cette étude est de mesurer le ratio rdstar, testant ainsi l'Universalité de la Saveur Leptonique dans les transitions btoclnu. En utilisant des techniques telles que ReDecay pour la simulation rapide et l'Analyse Multivariée pour la sélection du signal, cette analyse s'appuie sur et améliore les méthodes utilisées dans les mesures précédentes de LHCb. Les données utilisées dans cette analyse ont été collectées par le détecteur LHCb de 2011 à 2018. Avec un ensemble de données étendu, l'analyse vise à affiner la précision de la mesure de rdstar, atteignant actuellement une incertitude statistique d'environ 4%. Bien que la valeur finale soit actuellement ``textit{aveuglée}'' en attendant une estimation des incertitudes systématiques et la revue interne dans la collaboration LHCb, cette thèse présente une documentation complète de l'analyse.

The Standard Model of particle physics predicts that the three charged leptons Pe, Pmu, and Ptau should have identical electroweak couplings, differing only in their masses due to their interaction with the Higgs field. However, several experiments, including BaBar, Belle, Belle~II and LHCb, have observed deviations from these predictions, particularly in the btoclnu transitions, which are known as textit{flavor changing charged anomalies}. This thesis investigates these anomalies by comparing the decay{Bd}{Dstar tau nu} and decay{Bd}{Dstar mu nu} decays, with the $tau$ lepton being reconstructed from its hadronic decay decay{tau}{3pi nu (piz)}. The study aims to measure the rdstar ratio, testing for Lepton Flavor Universality in btoclnu transitions. By utilizing techniques such as ReDecay for fast simulation, and Multivariate Analysis for signal selection, this analysis builds upon and improves the methods used in previous LHCb measurements. The analysis uses data collected by the LHCb detector from 2011 to 2018. With a larger dataset, the analysis aims to refine the precision of the rdstar measurement, currently achieving approximately 4% statistical uncertainty. Although the final value is currently textit{blinded} pending the estimation of systematical uncertainties and the internal LHCb collaboration review, this thesis presents a comprehensive documentation of the analysis process.