Recherche de nouvelle physique dans le canal B⁰ → J/ψφ auprès de l’expérience LHCb

par Basem Khanji

Thèse de doctorat en Physique des particules et astroparticules

Sous la direction de Renaud Le Gac.

Soutenue le 16-09-2011

à Aix Marseille 2 , dans le cadre de Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) , en partenariat avec Centre de physique des particules de Marseille (laboratoire) .

Le président du jury était Eric Kajfasz.

Le jury était composé de Renaud Le Gac, Eric Kajfasz, Joseph Boudreau, Michael Kreps, Olivier Leroy, Patrick Koppenburg.

Les rapporteurs étaient Joseph Boudreau, Michael Kreps.


  • Résumé

    Dans le Modèle Standard, la différence de phase apparaissant dans la désintégration B0s --> J/psi phi est prèdite avec une grande précision. Cette observable est une sonde pour mettre en évidence de la Nouvelle Physique car l’oscillation B0s -B0sbar s’effectue via un diagramme en boucles sensible à la nouvelles particules. Nous avons développé une sélection simplifiée pour les données de 2010. Elle évite tous biais sur la distribution en temps propre afin de réduire l’incertitude systématique. De plus, nous contrôlons les performances d’étiquetage pour les événements B0s --> J/psi phi en utilisant les canaux similaires B0d--> J/psi K*0 et B+ --> J/psi K+. Avec les données de 2010, nous obtenons 570 événements de signal avec une luminosité intégré de 36 pb−1, une puissance de d’étiquetage de (2, 2 ± 0, 4)% et une résolution temporelle de 50 fs. Nous avons étudié une sélection alternative, qui maximise la sensibilité à la phase phis en utilisant des coupures biasant le temp propre. Nous avons proposé une méthode pour corriger la déformation de temps propre à partir des données. Nous avons développé un programme d’ajustement pour déterminer la phase phis. Avec les données 2010, la valeur touvée est phis = [−2, 7,−0, 5] rad à 68% de confiance. Ce résultat est compatible avec la prédiction du Modèle Standard.


  • Résumé

    In the PsB $to$ PJpsi $phi$ channel, the phase difference phis between decays with and without oscillation is predicted to be significantly small in the SM. Furthermore, the PsB-PasB mixing phenomena takes place via a loop diagram. These two reasons makes the phis parameter an excellent probe for New Physics processes. We developed a simplified selection for the 2010 data. It avoids any bias on the proper time distribution in order to reduce systematic uncertainty. In addition, we control the tagging performance for PsB $to$ PJpsi $phi$ events using the similar $PBdtoPJpsiPKstar^0$ and $PButoPJpsiPKplus$ channels. With the 2010 data, we obtain $570$ signal events in $36invpb$ of integrated luminosity, a tagging power of $(2.2pm 0.4)%$ and a proper time resolution of $50fs$. We investigated an alternative selection which is designed to maximize the phis sensitivity using a proper time biasing cuts. We proposed a data-driven method to correct the proper time acceptance. We designed a fitting program to determine the phis phase. Using fast Monte Carlo simulation we validated the fitter program, determine the LHCb sensitivity to the phis phase and advise the use of interval estimate at low signal yield. We reviewed the first determination of the phis phase by the LHCb collaboration. It is found to be: $phis in [-2.7,-0.5] rad ~ {rm at~68%~CL}$. This result is compatible with the Standard Model prediction.


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  • Détails : 1 vol. (III-163 p.)

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