Etude des désintégrations radiatives des mésons B dans le détecteur ATLAS
Résumé
This thesis is dedicated to the the study radiative B decays with the ATLAS detector at the LHC. Radiative decays belong to the rare decays family. Rare decays transitions involve flavor changing neutral currents (for example b--> s\gamma), which are forbidden at the lowest order in the Standard Model. Therefore these processes occur only at the next order, thus involving penguin or box diagrams, which are very sensitive to New Physics contributions. The main goal of our study is to show that it would be possible to develop an online selection strategy for radiative B decays with the ATLAS detector. To this end, we have studied the treatment of low energy photons by the ATLAS electromagnetic calorimeter (ECal). Our analysis shows that ATLAS ECal will be efficient with these particles. This property is extensively used in the next section, where a selection strategy for radiative B decays is proposed. Indeed, we look for a low energy region of interest in the ECal as soon as the level 1 of the trigger. Then, photon identification cuts are performed in this region at level 2. However, a large part of the proposed selection scheme is also based on the inner detector, particularly at level 2. The final results show that large amounts of signal events could be collected in only one year by ATLAS. A preliminary significance estimation is also presented. Encouraging results concerning the observability of exclusive radiative B decays are obtained.
Cette thèse est consacrée à l'étude des désintégrations radiatives des mésons B dans le détecteur ATLAS du LHC. Les désintégrations radiatives sont une famille des désintégrations rares, transitions impliquant des changements de saveurs par courants neutres (processus b-->s\gamma par exemple), interdits à l'ordre le plus bas dans le Modèle Standard. Ces processus interviennent par le biais de diagrammes du second ordre (diagrammes pingouin et boîte), et sont donc particulièrement sensibles aux contributions de nouvelles particules telles que les bosons de Higgs chargés ou les particules supersymétriques. Le but de l'étude est de montrer qu'il sera possible de sélectionner en ligne les désintégrations radiatives dans ATLAS. Pour ce faire, le traitement des photons de basse énergie par le calorimètre électromagnétique d'ATLAS (ECal) est étudié précisément. Le travail présenté ici montre que le ECal sera en mesure de traiter ce type de particules. Cette propriété est largement utilisée dans la partie suivante, au cours de laquelle est développée une stratégie de sélection des désintégrations radiatives. La méthode proposée s'appuie en effet sur la recherche d'une zone de basse énergie dans le ECal dès le niveau 1 du processus de sélection, et sur l'identification précise du photon dès le niveau 2. Une grande partie de la stratégie présentée concerne également le détecteur interne, en particulier au niveau 2 du déclenchement. Les résultats obtenus montrent qu'il sera possible de selectionner à court terme une quantité importante de signal, et ce en respectant les contraintes imposées par le trigger d'ATLAS.
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