Analysis of the rare decay B0 ->K*0 e+e- at LHCb - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Analysis of the rare decay B0 ->K*0 e+e- at LHCb

Analyse de la désintégration rare B0 ->K*0 e+e- dans l'expérience LHCb

M. Nicol
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 937000

Résumé

The high b \bar b cross section produced by the LHC offers an excellent opportunity for the study of flavour changing neutral current B decays, where the effects of new physics can be probed. This thesis presents an analysis of the rare decay B0 → K∗ 0 e+e−, which can be used to measure the polarisation of the photon in the b → sγ transition. When the dilepton mass is low, the e+e− pair comes predominantly from a virtual photon, and the polarisation can be accessed via an angular analysis. It is predicted to be predominantly left handed in the Standard Model, and therefore an enhanced right handed amplitude would be a sign of new physics. A first step is to measure the branching fraction in the dilepton mass range, 30 MeV/c2 to 1 GeV. This decay has not yet been observed in this region, due to its small branching ratio. The analysis involves electrons with low transverse momentum, and is thus experimentally complex in the hadronic environment at the LHC. The branching ratio is measured relative to that of B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 , which eliminates both certain experimental effects, and the need to determine absolute efficiencies. The result is obtained with an integrated luminosity of 1 fb−1 of pp collisions, collected by LHCb during 2011 and is found to be: B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c 2 = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.21(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 when using the PDG value for the B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 branching ratio. The last part of the thesis presents Monte Carlo studies, showing that with the inclusion of the 2012 data sample, the expected sensitivity on the fraction of right handed polarisation is approximately 0.1, which is comparable with the world average obtained with different methods.
Grâce a la grande section efficace de production de paires b \bar b, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutre changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette these porte sur l'analyse des événements B0 → K∗ 0 e+e− qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b → sγ . En effet, dans le Modele Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e−, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce a l'étude des distribution angulaires de cette désintégration a quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000 MeV/c2 . En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacites. Le résultat, repose sur les donnees collectees par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb−1 : B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.22(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable a la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes differentes.
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Dates et versions

tel-00788992 , version 1 (15-02-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00788992 , version 1

Citer

M. Nicol. Analysis of the rare decay B0 ->K*0 e+e- at LHCb. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Université Paris Sud - Paris XI, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00788992⟩
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