Towards a measurement of the angle γ of the Unitarity Triangle with the LHCb detector at the LHC (CERN) : calibration of the calorimeters using an energy flow technique and first observation of the Bs0 -> D0K*0 / Aurélien Martens ; sous la direction de Frederic Machefert

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Particules (physique)

Hadrons -- Désintégration

Mésons

Violation de la règle CP (physique nucléaire)

Grand collisionneur de hadrons

Calorimètres électromagnétiques

Étalonnage

Machefert, Frédéric (Directeur de thèse / thesis advisor)

Stocchi, Achille (19..-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Wingerter Seez, Isabelle (19..-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Bevan, Adrian (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Schune, Marie-Hélène (19..-.... ; physicienne) (Membre du jury / opponent)

Descotes-Genon, Sébastien (19..-....) (Membre du jury / opponent)

Forty, Roger (Membre du jury / opponent)

Gershon, Timothy (Membre du jury / opponent)

Université Paris-Sud (1970-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Orsay, Essonne ; 1969-2019) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : A ce jour la détermination de l’angle γ du Triangle d’Unitarité de la matrice de Cabibbo-Kabayashi-Maskawa est statistiquement limitée par la rareté des transitions b→ u. La précision obtenue en combinant les résultats des expériences BABAR et BELLE est proche de 10°. L’expérience LHCb auprès du LHC présente un fort potentiel d’amélioration pour ce paramètre de violation de CP, notamment via la désintégration Bd0 -> D0K*0, un des canaux clés de cette mesure. Les désintégrations D0 -> Kπ, D0 -> Kππ0 et D0 -> Kπππ sont étudiées dans cette thèse. L’utilisation de désintégrations faisant intervenir des π0 nécessite un bon étalonnage en énergie des calorimètres électromagnétiques. Une méthode d’étalonnage intercellules du ECAL basée sur le flux d’énergie, permet d’obtenir une inter-calibration de l’ordre de 1,5 %, l’échelle d’énergie absolue étant obtenue par des méthodes indépendantes non étudiées ici. La détermination du rapport d’embranchement de la désintégration Bs0 -> D0K*0, première étape du programme aboutissant à la mesure de la violation de CP dans le canal Bd0 -> D0K*0, est réalisée relativement au rapport d’embranchement de Bd0 -> D0ρ0. Le résultat final obtenu avec 36 pb−1 de données collectées par LHCb en 2010 reste dominé par l’erreur statistique :BR(Bs0 -> D0K*0)/BR(Bd0 -> D0ρ0) = 1, 48 ± 0, 34 (stat) ± 0, 15 (syst) ± 0, 12 (fd/fs).

Résumé / Abstract : The present status on the determination of the angle γ of the Cabibbo-Kabayashi-Maskawa Unitary Triangle is statistically limited by the rarity of b→ u transitions. The obtained precision combining results from the BABAR and BELLE experiments is close to 10°. The LHCb experiment at the LHC has a strong potential to reduce the uncertainty on this CP violation parameter, especially through the Bd0 -> D0K*0 decay, one of the key channels for this measurement. The D0 -> Kπ, D0 -> Kππ0 and D0 -> Kπππ decays are studied in this thesis. Decays involving π0 require an accurate energy calibration of electromagnetic calorimeters. An inter-calibration technique based on the energy flow allows to obtain the 1.5 % level, the absolute scale being obtained from independent methods studied elsewhere. The determination of the Bs0 -> D0K*0 decay branching ratio, first step towards a measurement of CP violation in the Bd0 -> D0K*0 channel, is performed relatively to the Bd0 -> D0ρ0 decay. The final result, obtained with 36 pb−1 of data collected by LHCb in 2010 is dominated by the statistical uncertainty:BR(Bs0 -> D0K*0)/BR(Bd0 -> D0ρ0) = 1, 48 ± 0, 34 (stat) ± 0, 15 (syst) ± 0, 12 (fd/fs).