Analyse du canal Lambda b to Lambda + J/Psi et test du Renversement du Temps avec le détecteur LHCb

National audienceLa physique des particules est aujourd'hui à l'aube d'une nouvelle ère. Le futur accélérateur de particules permettra de résoudre des points sombres subsistant dans le Modèle Standard. Dans le cadre de l'expérience LHCb, dédiée à la physique de la beauté, certains canaux pertinents peuvent être recherchés, tels Lambda b to Lambda + J/Psi et qui présentent une piste nouvelle et intéressante pour tester directement la Symétrie T

Contribution française à l'upgrade de LHCb

La contribution française à l'upgrade de LHCb est d etaillée dans ce document et s'inscrit dans le prolongement du Framework TDR soumis au LHCC le 25 mai 2012. La France a contribué à la conception et à la réalisation de la mécanique et de l'électronique de lecture des calorimètres. Elle est l'acteur principal du système de déclenchement de premier niveau et l'initiatrice du projet DIRAC, progiciel de traitement et d'analyse de données dans un environnement distribué. Les physiciens et ingénieurs français ont de nombreuses responsabilités de premier plan et sont très fortement impliqués dans l'analyse des données. Les groupes français souhaitent poursuivre leur forte participation a l'expérience en contribuant a son upgrade, notamment l'électronique de lecture des calorimètres et du trajectographe en fibres scintillantes ainsi qu'au data processing

Contribution française à l'upgrade de LHCb

La contribution française à l'upgrade de LHCb est d etaillée dans ce document et s'inscrit dans le prolongement du Framework TDR soumis au LHCC le 25 mai 2012. La France a contribué à la conception et à la réalisation de la mécanique et de l'électronique de lecture des calorimètres. Elle est l'acteur principal du système de déclenchement de premier niveau et l'initiatrice du projet DIRAC, progiciel de traitement et d'analyse de données dans un environnement distribué. Les physiciens et ingénieurs français ont de nombreuses responsabilités de premier plan et sont très fortement impliqués dans l'analyse des données. Les groupes français souhaitent poursuivre leur forte participation a l'expérience en contribuant a son upgrade, notamment l'électronique de lecture des calorimètres et du trajectographe en fibres scintillantes ainsi qu'au data processing

Analysis of the channel Λb → Ψ Λ + J/Ψ and measurement of the polarization of the baryon Λ produced in collisions p-p at 7 TeV with the LHCb detector

Les thèmes abordés et développés dans ce manuscrit ont pour objectif de proposer une nouvelle voie pour tester, d'une manière directe, la symétrie de renversement du temps (T) : voie offerte par le LHC grâce à la production copieuse de baryons beaux, spécialement le Λb dont les canaux de désintégration en ΛV(1-) révèleraient l'existence de nouvelles observables impaires par T. L'accent est mis sur l'importance de la polarisation initiale du Λb produit dans les collisions p-p et, surtout, sur celles des résonances intermédiaires issues du Λb. Nous présentons en premier lieu le cadre théorique du travail effectué et en second lieu les différentes voies concernant la recherche directe de la violation de T. Un modèle phénoménologique étudiant la désintégration Λb → Λ J/Ψ a été développé à partir duquel les distributions angulaires ont été calculées. Une étude approfondie de la reconstruction et de la sélection du canal Λb → Λ J/Ψ est exposée ainsi que celle du canal Bd0→ J/Ψ Ks0 ; canal utilisé pour valider la méthode d'extraction du temps de vie du Λb. Sur un autre plan et grâce au démarrage du LHC, une analyse préliminaire des premières données enregistrées par le LHCb a été effectuée ainsi qu'une première mesure prometteuse de la polarisation de l'hypéron Λ.The topics discussed and developed in this dissertation aim to propose a new way to test, in a direct manner, the symmetry of time reversal (T): an opportunity is offered by the LHC through the copious production of beauty baryons, especially the Λb whose decay channels in ΛV (1-) would reveal the existence of new odd observables under T. The Emphasis is put on the importance of the Λb initial polarization produced in p-p collisions, and especially those of intermediate resonances coming from Λb. We first present the theoretical framework of this work and secondly the different procedures concerning the direct search of T violation. A phenomenological model considering the decay Λb → Λ J/Ψ has been developed, from which angular distributions are computed. A detailed study of the reconstruction and selection of the channel Λb → Λ J/Ψ is exposed as well as that of the channel Bd0 → J/Ψ Ks0 ; channel used to validate the extraction of the Λb lifetime. On another side and due to the start of the LHC, a preliminary analysis of data recorded by the LHCb has been made. A promising first measure of the hyperon Λ polarization was also performed

Analyse du canal Λb → Λ + J/Ψ et mesure de la polarisation du baryon Λ produit dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur LHCb

The topics discussed and developed in this dissertation aim to propose a new way to test, in a direct manner, the symmetry of time reversal (T): an opportunity is offered by the LHC through the copious production of beauty baryons, especially the Λb whose decay channels in ΛV (1-) would reveal the existence of new odd observables under T. The Emphasis is put on the importance of the Λb initial polarization produced in p-p collisions, and especially those of intermediate resonances coming from Λb. We first present the theoretical framework of this work and secondly the different procedures concerning the direct search of T violation. A phenomenological model considering the decay Λb → Λ J/Ψ has been developed, from which angular distributions are computed. A detailed study of the reconstruction and selection of the channel Λb → Λ J/Ψ is exposed as well as that of the channel Bd0 → J/Ψ Ks0 ; channel used to validate the extraction of the Λb lifetime. On another side and due to the start of the LHC, a preliminary analysis of data recorded by the LHCb has been made. A promising first measure of the hyperon Λ polarization was also performed.Les thèmes abordés et développés dans ce manuscrit ont pour objectif de proposer une nouvelle voie pour tester, d'une manière directe, la symétrie de renversement du temps (T) : voie offerte par le LHC grâce à la production copieuse de baryons beaux, spécialement le Λb dont les canaux de désintégration en ΛV(1-) révèleraient l'existence de nouvelles observables impaires par T. L'accent est mis sur l'importance de la polarisation initiale du Λb produit dans les collisions p-p et, surtout, sur celles des résonances intermédiaires issues du Λb. Nous présentons en premier lieu le cadre théorique du travail effectué et en second lieu les différentes voies concernant la recherche directe de la violation de T. Un modèle phénoménologique étudiant la désintégration Λb → Λ J/Ψ a été développé à partir duquel les distributions angulaires ont été calculées. Une étude approfondie de la reconstruction et de la sélection du canal Λb → Λ J/Ψ est exposée ainsi que celle du canal Bd0→ J/Ψ Ks0 ; canal utilisé pour valider la méthode d'extraction du temps de vie du Λb. Sur un autre plan et grâce au démarrage du LHC, une analyse préliminaire des premières données enregistrées par le LHCb a été effectuée ainsi qu'une première mesure prometteuse de la polarisation de l'hypéron Λ

Analyse du canal b -> + J/ et mesure de la polarisation du baryon produit dans les collisions p-p à 7 TeV avec le détecteur LHCb

Les thèmes abordés et développés dans ce manuscrit ont pour objectif de proposer une nouvelle voie pour tester, d'une manière directe, la symétrie de renversement du temps (T) : voie offerte par le LHC grâce à la production copieuse de baryons beaux, spécialement le b dont les canaux de désintégration en V(1-) révèleraient l'existence de nouvelles observables impaires par T. L'accent est mis sur l'importance de la polarisation initiale du b produit dans les collisions p-p et, surtout, sur celles des résonances intermédiaires issues du b. Nous présentons en premier lieu le cadre théorique du travail effectué et en second lieu les différentes voies concernant la recherche directe de la violation de T. Un modèle phénoménologique étudiant la désintégration b -> J/ a été développé à partir duquel les distributions angulaires ont été calculées. Une étude approfondie de la reconstruction et de la sélection du canal b -> J/ est exposée ainsi que celle du canal Bd0-> J/ Ks0 ; canal utilisé pour valider la méthode d'extraction du temps de vie du b. Sur un autre plan et grâce au démarrage du LHC, une analyse préliminaire des premières données enregistrées par le LHCb a été effectuée ainsi qu'une première mesure prometteuse de la polarisation de l'hypéron .The topics discussed and developed in this dissertation aim to propose a new way to test, in a direct manner, the symmetry of time reversal (T): an opportunity is offered by the LHC through the copious production of beauty baryons, especially the b whose decay channels in V (1-) would reveal the existence of new odd observables under T. The Emphasis is put on the importance of the b initial polarization produced in p-p collisions, and especially those of intermediate resonances coming from b. We first present the theoretical framework of this work and secondly the different procedures concerning the direct search of T violation. A phenomenological model considering the decay b -> J/ has been developed, from which angular distributions are computed. A detailed study of the reconstruction and selection of the channel b -> J/ is exposed as well as that of the channel Bd0 -> J/ Ks0 ; channel used to validate the extraction of the b lifetime. On another side and due to the start of the LHC, a preliminary analysis of data recorded by the LHCb has been made. A promising first measure of the hyperon polarization was also performed.CLERMONT FD-Bib.électronique (631139902) / SudocSudocFranceF

Measurement of relative branching fractions of B decays to ψ(2S)\psi(2S) and J/ψJ/\psi mesons

See paper for full list of authors - 14 pages, 1 figureThe relative rates of B-meson decays into $J/\psi$ and $\psi(2S)$ mesons are measured for the three decay modes in pp collisions recorded with the LHCb detector. The ratios of branching fractions ($\mathcal{B}$) are measured to be \frac{\mathcal{B}(B^+ \to \psi(2S) K^+)}{\mathcal{B}(B^+ \to J/\psi K^+)} &=& 0.594 \pm 0.006 (stat) \pm 0.016 (syst) \pm 0.015 (R_{\psi}), \frac{\mathcal{B}(B^0 \to \psi(2S) K^{*0})}{\mathcal{B}(B^0 \to J/\psi K^{*0})} &=& 0.476 \pm 0.014 (stat) \pm 0.010 (syst) \pm 0.012\,(R_{\psi}), \frac{\mathcal{B}^{0}_{s}(B^0_s \to \psi(2S)\phi)}{\mathcal{B}(B^0_s \to J/\psi\phi)} &=& 0.489 \pm 0.026 (stat) \pm 0.021 (syst) \pm 0.012\,(R_{\psi}) where the third uncertainty is from the ratio of the $\psi(2S)$ and $J/\psi$ branching fractions to \mumu

Measurement of bb-hadron branching fractions for two-body decays into charmless charged hadrons

15 pages, 5 figures, 7 tables - See paper for full list of authorsBased on data corresponding to an integrated luminosity of 0.37 fb^-1 collected by the LHCb experiment in 2011, the following ratios of branching fractions are measured: B(B0 -> pi+ pi-) / B(B0 -> K+pi-) = 0.262 +/- 0.009 +/- 0.017, (fs/fd) * B(Bs -> K+K-) / B(B^0 -> K+pi-) = 0.316 +/- 0.009 +/- 0.019, (fs/fd) * B(Bs ->pi+ K-) / B(B0 -> K+pi-) = 0.074 +/- 0.006 +/- 0.006, (fd/fs) * B(B0 -> K+K-) / B(Bs -> K+K-) = 0.018 {+ 0.008 - 0.007} +/- 0.009, (fs/fd) * B(Bs -> pi+pi-) / B(B0 -> pi+pi-) = 0.050 {+ 0.011 - 0.009} +/- 0.004, B(Lambda_b -> p pi-) / B(Lambda_b -> p K-) = 0.86 +/- 0.08 +/- 0.05, where the first uncertainties are statistical and the second systematic. Using the current world average of B(B0 -> K+pi-) and the ratio of the strange to light neutral B meson production fs/fd measured by LHCb, we obtain: B(B0 -> pi+pi-) = (5.08 +/- 0.17 +/- 0.37) x 10^-6, B(Bs -> K+K-) = (23.0 +/- 0.7 +/- 2.3) x 10^-6, B(Bs -> pi+K-) = (5.4 +/- 0.4 +/- 0.6) x 10^-6, B(B0 -> K+K-) = (0.11 {+ 0.05 - 0.04} +/- 0.06) x 10^-6, B(Bs -> pi+pi-) = (0.95 {+ 0.21 - 0.17} +/- 0.13) x 10^-6. The measurements of B(Bs -> K+K-), B(Bs -> pi+ K-) and B(B0 -> K+K-) are the most precise to date. The decay mode Bs -> pi+pi- is observed for the first time with a significance of more than 5 sigma

First observation of the decays Bˉ(s)0→Ds+K−π+π−\bar{B}^0_{(s)}\to D_s^+K^-\pi^+\pi^- and Bˉs0→Ds1(2536)+π−\bar{B}^0_s\to D_{s1}(2536)^+\pi^-

17 pages, 7 figures - See paper for full list of authorsThe first observation of the decays $\bar{B}^0_{s}\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-$ and $\bar{B}^0\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-$ are reported using an integrated luminosity of 1.0 fb$^{-1}$ recorded by the LHCb experiment. The branching fractions, normalized with respect to $\bar{B}^0_{s}\to D_s^+\pi^-\pi^+\pi^-$ and $\bar{B}^0_{s}\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-$, respectively, are measured to be {\br(\bar{B}^0_{s}\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-)\over\br(\bar{B}^0_{s}\to D_s^+\pi^-\pi^+\pi^-)} &= (5.2\pm0.5\pm0.3)\times10^{-2}, {\br(\bar{B}^0\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-)\over\br(\bar{B}^0_{s}\to D_s^+K^-^\pi^+\pi^-)} &= 0.54\pm0.07\pm0.07, where the first uncertainty is statistical and the second is systematic. The $\bar{B}^0_{s}\to D_s^+K^-\pi^+\pi^-$ decay is of particular interest as it can be used to measure the weak phase $\gamma$. First observation of the $\bar{B}^0_s\to D_{s1}(2536)^+\pi^-, D_{s1}^+\to D_s^+\pi^-\pi^+$ decay is also presented, and its branching fraction relative to $\bar{B}^0_{s}\to D_s^+\pi^-\pi^+\pi^-$ is found to be {\br(\bar{B}^0_s\to D_{s1}(2536)^+\pi^-, D_{s1}^+\to D_s^+\pi^-\pi^+)\over\br(\bar{B}^0_{s}\to D_s^+\pi^-\pi^+\pi^-)} &= (4.0\pm1.0\pm0.4)\times10^{-3}

Search for the rare decay K^0_S -> mu+ mu-

13(+6) pages, 4 figures, submitted to JHEP - See paper for full list of authorsA search for the decay KS -> mu+ mu- is performed, based on a data sample of 1.0 fb^-1 of pp collisions at \sqrt{s}=7 TeV collected by the LHCb experiment at the Large Hadron Collider. The observed number of candidates is consistent with the background-only hypothesis, yielding an upper limit of BR(KS -> mu+ mu-) < 11 (9) x 10^-9 at 95 (90)% confidence level. This limit is a factor of thirty below the previous measurement