Precise measurements of cross sections e໋ e ֿ into hadrons : tests of the standard model and applications in QCD

• Auteur / Autrice : Bogdan Malaescu
• Direction : Michel Davier, Sébastien Descotes-Genon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie -- Déconvolution

Chromodynamique quantique

Modèle standard (physique)

Résumé

Le but de cette thèse est d'obtenir et utiliser des données précises des annihilations e+e en hadrons, à des énergies de l'ordre 1 GeV, pour les recherches de nouvelle physique, au delà du Modèle Standard (MS) de la physique de particules. Les différentes parties de cette thèse décrivent quatre aspects de mon travail dans ce contexte. (1) Les mesures de sections efficaces en fonction de l'énergie nécessitent la déconvolution des spectres de données des effets de détecteur. Je propose une nouvelle méthode itérative de déconvolution des données expérimentales, qui présente des améliorations par rapport aux outils existants. Je l’applique aux canaux 2, 2 et 2K. (2) Le coeur expérimental de cette thèse est constitué par l'étude du processus e+e->K+K, du seuil jusqu'à 5 GeV, utilisant la méthode de rayonnement dans l'état initial (ISR), par la mesure de e+e->K+K(γ) avec le détecteur BABAR. J'ai effectué cette analyse, où une incertitude systématique de 0. 7\% a été obtenue sur la résonance dominante, . (3) La prédiction pour le moment magnétique anomal du muon est calculée dans le cadre su MS. La comparaison actuelle entre la mesure directe et notre prédiction (basée sur les données e+e) montre une indication intéressante de nouvelle physique (un effet à 3. 2). (4) La détermination de S est mise à jour et une valeur très précise pour S(m2) est obtenue (0. 344±0. 005(exp)±0. 007(th)), en utilisant les fonctions spectrales des désintégrations hadroniques du , mesurées par ALEPH. Une fois évoluée à la masse du Z, cette valeur est en accord avec S(m2) mesurée directement à partir de la largeur du Z. Ce résultat représente le test le plus précis du running de S en QCD.

The scope of this thesis is to obtain and use accurate data on e+e annihilation into hadrons at energies of the order 1 GeV, for searches of new physics beyond the Standard Model (SM) of particle physics. The different parts of this thesis describe four aspects of my work in this context. (1) Measurements of cross sections as a function of energy necessitate the unfolding of data spectra from detector effects. I propose a new iterative unfolding method for experimental data, with improved capabilities compared to existing tools. I apply it for the channels 2, 2 and 2K. (2) The experimental core of this thesis is a study of the process e+e->K+K from threshold to 5 GeV using the initial state radiation (ISR) method, through the measurement of e+e->K+K(γ) with the BABAR detector. I have performed this analysis which achieves a systematic uncertainty of 0. 7\% on the dominant  resonance. (3) The prediction of the muon magnetic moment is done within the SM. The present comparison between the direct measurement and our (e+e-based) prediction shows an interesting hint for new physics (3. 2 effect). (4) The S determination is revisited and a very precise result on S(m2) is obtained (0. 344±0. 005(exp)±0. 007(th)), using the spectral functions from  decays measured by ALEPH. When evolved to the Z mass, this value agrees with S(m2) directly measured from the Z width. This result is the most precise test of the S running in QCD.