Mesure du rapport de branchement de B0 → τ+τ− decay à BELLE II

Measurement of the branching fraction of the B0 → τ+τ− decay at BELLE II

• Auteur / Autrice : Mattia Marfoli
• Direction : Giampiero Mancinelli, Karim Trabelsi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
• Date : Inscription en doctorat le 27/08/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille

Mots clés

Mots clés libres

Physique des particules

Physique de la saveur

Désintégrations rares des mesons B

Particle physics

Heavy flavor physics

Rare B decays

Résumé

Les processus impliquant des courants neutres changeant de saveur (FCNC), où un méson B subit une désintégration en une paire de leptons de charges opposées, sont importants pour explorer la physique au-delà du Modèle Standard (MS). Notamment, la désintégration B0s → μ+μ− a été observée par les expériences du LHC, et son rapport d'embranchement (BR) mesuré correspond à la prédiction du MS, imposant ainsi des contraintes rigoureuses aux théories étendant au-delà du MS. Les recherches sur les modes tauoniques B → τ+τ−, où B peut être soit un méson B0 soit B0s, deviennent particulièrement intéressantes en raison des indications de non-universalité de la saveur des leptons suggérées par plusieurs expériences dans les processus b → s l l et b → c l nu. Les modèles expliquant ces anomalies proposent que le BR des modes B → τ+τ− pourrait présenter des augmentations significatives par rapport aux prédictions du MS, potentiellement de plusieurs ordres de grandeur. Seules quelques mesures ont été effectuées sur ces modes jusqu'à présent, et Belle II devrait les améliorer considérablement. L'expérience Belle II, située à KEK au Japon, a débuté la collecte de données en 2019 avec pour objectif d'accumuler la plus grande statistique de méson B jamais enregistrée dans un collisionneur e+e-.

Processes involving Flavor Changing Neutral Currents (FCNC), where a B meson undergoes decay into a pair of oppositely charged leptons, serve as potent avenues in the exploration of physics beyond the Standard Model (SM). Notably, the decay B0s → μ+μ− has been observed by LHC experiments, and its measured branching fraction (BF) aligns with the SM prediction, thereby imposing rigorous constraints on theories extending beyond the SM. Investigations into the tauonic modes B → τ+τ−, where B can be either a B0 or B0s meson, become particularly compelling due to indications of lepton flavor nonuniversality hinted from several experiments in b → s l l and b → c l nu processes. Models elucidating these anomalies propose that the BF of B → τ+τ− modes could exhibit significant enhancements compared to SM predictions, potentially by several orders of magnitude. Only few measurements have been performed on those modes so far, Belle II is expected to improve them significantly. The Belle II experiment, located at KEK in Japan, began data collection in 2019 with the goal of accumulating the largest statistics of B mesons ever recorded at an e+e- collider.