Une étude phénoménologique de D+ → π+ I+ I− et la recherche de B(s) -> τ+ τ− à LHCb

Abstract

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+ ll; then, I present the experimental measurement of the B(s) -> tau tau decay.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 mon travail pour améliorer les prédictions autour de la désintégration rare D+ -> pi+ ll. Dans un second temps, je présenterai la recherche expérimentale des désintégrations rares B(s) -> tau tau à LHCb