Désintégrations radiatives leptoniques

Radiative leptonic decays

• Auteur / Autrice : Eduardo Velasquez
• Direction : Aoife Bharucha
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE THEORIQUE ET MATHEMATIQUE
• Date : Inscription en doctorat le 05/09/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPT - Centre de Physique Théorique

Mots clés

Mots clés libres

Désintégration

Facteurs de forme

Meson

Decay

Form factors

Meson

Résumé

L'objectif de cette thèse sera composé de deux parties. Dans la première partie, nous étudierons les désintégrations du méson D en quatre leptons. L'état final propre (c'est-à-dire non hadronique) simplifie le traitement théorique et expérimental. Nous nous concentrerons sur les processus D vers quatre et trois leptons. Nos prédictions seront comparées à l'expérience afin d'améliorer notre compréhension de la physique hadronique, en supposant qu'il n'y ait pas de nouvelle physique, ou pour obtenir des limites sur une nouvelle physique potentielle qui pourrait modifier le taux de désintégration. Pour le méson D, les états finaux leptoniques à 4 corps sont peu étudiés, car ils sont plus compliqués que les désintégrations B analogues, l'échelle de factorisation étant plus faible, ce qui entraîne des effets à longue distance plus importants. Nous abordons d'abord le mode de désintégration à deux corps D vers deux leptons en utilisant une approche dispersive pour prendre en compte la diffusion d'états hadroniques intermédiaires, avant d'appliquer la même technique, ainsi que la factorisation QCD, à l'état final plus complexe D vers quatre leptons. Si, d'une part, nos résultats seront utilisés pour obtenir des informations supplémentaires sur l'amplitude de distribution du méson D, ils peuvent également fournir des limites sur la nouvelle physique. Par exemple, au-delà du SM, le photon pourrait être remplacé par n'importe quelle particule (légère), par exemple des photons sombres ou des particules de type axion. Les mesures permettront d'obtenir des limites sur les masses et les couplages. Les rapports d'universalité de la saveur du lepton, où par exemple le rapport d'embranchement pour la désintégration en muons est divisé par la désintégration en électrons, pourraient être sensibles à une nouvelle physique affectant ces modes. Nous étudierons également les corrections à deux boucles pour les mésons B(s) et D(s) dans les états finaux pseudo-scalaires. En travaillant dans l'approximation de Brodsky-Le Page-Mackenzie (BLM), nous calculerons les corrections des B(s) et D(s) à pi(K), pour le facteur de forme f+ en fonction de q^2, dans des règles de somme QCD sur le cône de lumière (LCSR). Il s'agira de la généralisation d'un calcul pour le cas B to pi à q^2 = 0. Cela fournira la détermination la plus précise de ces facteurs de forme dans LCSR à faible q^2 et sera crucial pour déterminer la matrice CKM. sera cruciale pour déterminer les éléments de la matrice CKM Vub et Vcd et LHCb et Belle II.

This thesis aims will consist of two parts. In the first part we will study the decays of the D meson to four leptons. The clean (i.e. non-hadronic) final state simplifies both the theoretical and experimental treatment. We will focus on the processes D to four and three leptons. Our predictions will be compared with experiment to improve our understanding of the hadronic physics, assuming no new physics, or to obtain bounds on potential new physics which could modify the decay rate. For the D meson, 4-body leptonic nal states are largely unstudied, being more complicated than the analogous B decays as the factorisation scale is lower resultingin larger long-distance effects. We first address the 2-body decay mode D to two leptons using a dispersive approach to take into account the scattering of intermediate hadronic states, before applying the same technique, along with QCD factorization, to the more involved D to four leptons final state. While on one hand our results will be used to obtain additional information about the D meson distribution amplitude, they can also provide bounds on new physics. For example, beyond the SM, the photon could be replaced by any (light) particle, e.g. dark photons or axion- like particles, coupling to quarks and leptons, and from measurements limits on the masses and couplings will be obtained. Lepton flavour universality ratios, where for example the branching ratio for the decay to muons is divided by the decay to electrons, could be sensitive to new physics affecting these modes. We will further investigate two loop corrections for B(s) and D(s) mesons to pseudo-scalar final states. Working in the Brodsky-Le Page- Mackenzie (BLM) approximation, we will compute the corrections to the B(s) and D(s) to pi(K), for the f+ form factor as a function of q^2, in QCD sum rules on the light cone (LCSR). This will be the generalisation of a calculation for the B to pi case at q^2 = 0. This will provide the most accurate determination of these form factors in LCSR at low q^2 and be crucial for determining CKM matrix elements Vub and Vcd and LHCb and Belle II.