Ecole Doctorale

Physique et Sciences de la Matière

Spécialité

PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

méson B,désintégration rare,lepton tau,méson D,FCNC,

Keywords

B meson,very rare decay,tau lepton,D meson,FCNC,

Titre de thèse

Une étude phénoménologique de D^+->pi^+ll et la recherche de B(s)->tautau at LHCb
A phenomenological study of D^+->pi^+ll and the search for B(s)->tautau at LHCb

Date

Lundi 28 Octobre 2019 à 14:00

Adresse

CPPM, 163 Avenue de Luminy, 13009 Marseille Amphitéatre

Jury

Directeur de these M. Giampiero MANCINELLI AMU
Rapporteur Mme Viola SORDINI UNIVERSITE CLAUDE BERNARD
Rapporteur Mme Svjetlana FAJFER Ljubljana University
CoDirecteur de these Mme Aoife BHARUCHA AMU
Examinateur M. Cristinel DIACONU AMU
Examinateur M. Eli BEN-HAIM Université de la Sorbonne

Résumé de la thèse

Une des portes d’accès à la Nouvelle Physique (NP) passe par les désintégrations rares de mésons en leptons. Ces désintégrations se produisent par l’intermédiaire de particules virtuelles hors de leur couche de masse et sont donc, rares dans le modèle standard, mais très sensibles à une potentielle nouvelle physique. Les transitions b-> sll fournissent déjà des contraintes importantes sur la NP. De plus, certaines anomalies, mesurées par LHCb dans ces transitions, semblent suggérer un couplage fort entre les leptons taus et les particules de NP. Moins étudiées car plus difficile à prédire, les transitions charmées c-> ull pourraient aussi être affectées par la NP. Ce type de recherche, souvent qualifié d’indirecte, nécessité deux ingrédients: mesure et prédictions précises; cette thèse est dédiée à ces deux ingrédients. Dans un premier temps, j’expliquerai notre travail pour améliorer les prédictions autour de la désintégration rare D -> pi l l. Dans un second temps, je présenterai la recherche expérimentale de la désintégration rare B_(s) -> tau tau à LHCb. Contrairement aux désintégrations de mésons B, l'étude des désintégrations de méson D est pour l'instant peu avancée. Ceci est dû à deux difficultés: la désintégration est dominé par des contribution hadroniques de longue distance et par des résonances. Nous modélisons les contributions hadroniques via un outil dénomé "factorization QCD". Les résonances, elles, sont modélisées suivant un model proposée par M. Shifman et dont les paramètres sont relié à des données expérimentales via le théorème optique. Nous étudions deux états finaux pour la désintégration B_(s) -> tau tau: un état où les deux taus se désintègrent en 3 pions et 1 neutrino, un autre état où un des taus se désintègre en 3 pions et 1 neutrino et le deuxième tau en 1 muon et 2 neutrinos.

Thesis resume

One of the main portals towards physics Beyond the Standard Model (BSM) are the heavy flavor meson decays to leptons as they proceed entirely through loop effects and are additionally suppressed by the chiral nature of the weak interactions. Thus their sensitivity to possible BSM virtual effects could be enhanced. b->sll transitions provide some of the strongest constraints on BSM physics. Interestingly, a number of anomalies of various significances have shown up in the first LHCb data for some of these modes. These anomalies seem to suggest the possibility of BSM physics with a hierarchy of the generations in the coupling to BSM particles, where the tau leptons should couple most strongly. Less studied because more challenging from a theoretical point of view, the charmed transition c->ull might also exhibit similar anomalies. This kind of searches, often qualified as indirect, relies on two ingredients: precision measurements and accurate predictions; this thesis is devoted to both aspects. At first, I focus on how to improve the predictions for the less studied charmed decay D -> pi l l; then, I present the experimental measurement of the B_(s) -> tau tau decay. In contrast to the theory of B-meson decay, the D-meson decays are so far poorly understood being dominated by resonances and long-distance hadronic contributions. The theoretical background used to calculate the long-distance hadronic is the so-called QCD factorization. The resonances are modeled following a model suggested by M. Shifman. The parameters of this model are related to e^+e^- experimental data via the optical theorem. We investigate two final states for the reconstruction of the B_(s) -> tau tau decay in LHCb: one where both taus decay into 3 pions and 1 neutrino, a second state where one tau decays into 3 pions and 1 neutrino while the second tau decays into one muon and two neutrinos.