Recherche de nouvelle physique dans les désintégrations de mésons B en trois corps sans particule charmée

Search for new physics in charmless three-body B-meson decays

• Auteur / Autrice : Émilie Bertholet
• Direction : Eli Ben-Haim, Matthew Charles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance le 25/09/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Balland
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Keri Vos, Tim Gershon, Anton Poluektov, Marco Zito
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Descotes-Genon, Karim Trabelsi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique des hautes énergies

Violation de la règle CP (physique nucléaire)

Hadrons -- Désintégration

Mésons

Mots clés libres

Physique des saveurs

Désintégrations hadroniques

LHCb

Violation de CP

Phase CKM gamma

Analyses dans le plan de Dalitz

Flavour Physics

Hadronic disintegrations

LHCb

CP violation

CKM phase gamma

Dalitz plot analyses

Résumé

Cette thèse traite de différents aspects de l'analyse des désintégrations de mésons B en trois particules non charmées. Une étude d'une méthode d'extraction de la phase faible gamma de la matrice CKM utilisant cinq modes de désintégration sous l'hypothèse de symétrie SU(3) de saveur est effectuée. Le résultat est obtenu en utilisant les résultats d'analyses de BABAR et inclut une propagation complète des incertitudes. Six solutions sont obtenues avec une incertitude inférieure à 11 degrés. Il est aussi montré que l'effet de la brisure de SU(3) sur l'analyse, moyenné sur le plan de Dalitz, est de l'ordre de quelques pourcents. Une seconde analyse décrite dans ce manuscrit concerne la mesure des rapports de branchements des modes B0(s)->KShh', où h(') représente un pion ou un kaon. Le résultat est obtenu en utilisant les données collectées par le détecteur LHCb pendant le run I et une partie du run II, correspondant à une luminosité intégrée de 5/fb. Le mode B0s->KSKK est observé pour la première fois, avec une significance de presque 7 déviations standard. Le rapport de branchement de B0s->KSKK normalisé par B0->KSpipi est extrait. Cette analyse constitue une étape vers la mesure des rapports de branchements des six modes B0(s)->KShh' avec la totalité des données des runs I et II.

This thesis discusses different aspects of the analysis of charmless three-body B-meson decays. A study of a method of extracting the weak phase gamma using five decay modes under the assumption of flavour-SU(3) symmetry is performed. This study is carried out using BABAR-analysis results and consists in a complete proof of principle, including fully propagated uncertainties. Six possible solutions are obtained with an uncertainty below 11 degrees. It is also found that, when averaged over the entire Dalitz plane, the effect of SU(3) breaking on the analysis is only at the percent level. A second analysis presented in the manuscipt consists in the measurement of the branching fractions of the B0(s)->KShh' modes, where h(') represents a pion or a kaon. It uses data collected by the LHCb detector during run I and a part of run II, corresponding to an integrated luminosity of almost 5/fb. The B0s->KSKK decay mode is observed for the first time, with a significance of almost 7 standard deviations; the B0s->KSKK branching fraction with respect to B0->KSpipi is extracted. This analysis paves the road to the measurements of the branching fractions of the six B0(s)->KShh' decay modes with the whole run I and run II LHCb dataset.