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Recherche de nouvelle physique dans les désintégrations B → K(*)ℓ+ℓ- avec l’expérience LHCb

Equipe thématique « Asymétrie Matière Antimatière » ; expérience : LHCb

Directeur de thèse : Vladimir Gligorov

tél : 01 44 27 43 34

e-mail : vgligoro lpnhe.in2p3.fr

Co-directeur de thèse : Eli Ben-Haim

tél : 01 44 27 84 24

e-mail : benhaim lpnhe.in2p3.fr

Titre : Recherche de nouvelle physique dans les désintégrations B → K(*)ℓ+ℓ- avec l’expérience LHCb

Dans le cadre du modèle standard de la physique des particules, les désintégrations B → K(*)ℓ+ℓ- (où ℓ est un lepton) se produisent via des courants neutres qui changent la saveur , décrits notamment par un diagramme en boite et par un processus en boucle, dit « pingouin électrofaible ». La théorie prédit avec une bonne précision les propriétés de ces désintégrations, telles que le rapport de branchement et les distributions angulaires des particules finales. Cependant des modèles de « nouvelle physique », au-delà du modèle standard, prévoient la présence de nouvelles particules dans la boucle, qui entrainerait des modifications de ces propriétés. D’autres désintégrations B → K(*)ℓ’+ℓ- sont d’intérêt dans le cadre des modèles avec violation de la saveur leptonique. L’observation des oscillations de neutrinos témoigne de la présence de cette violation dans le domaine des leptons neutres, mais le phénomène n’a jamais été mis en évidence pour les leptons chargés. Par ailleurs, a ces recherches sont devenue de grand actualité suite à la mesure par LHCb d’une déviation de 2.6 déviations standard par rapport a l’unité du rapport RK = Br(B+-> K+e+e-)/Br(B+ -> K+m+ m -). Ce résultat, si confirmé, est signe de violation de l’universalité leptonique, qui implique violation de la conservation de la saveur leptonique.

L’expérience LHCb, dédiée à l’étude de la physique des saveurs auprès du collisionneur LHC au CERN, a déjà commencé à mesurer les propriétés des désintégrations B → K(*)ℓ+ℓ- et le groupe du LPNHE participe à cet effort. En synergie avec l’étude des canaux B → K*μ+ μ - , B → K(*)e+μ -, et B → K(*)τ+μ - déjà mené par la groupe, le candidat mènera la recherche des désintégrations complémentaires des hadrons Bs et Λb qui lui donnera l’occasion d’être l’auteur principal pour la collaboration LHCb d’une analyse originale, avec la perspective d’imposer de nouvelles contraintes sur la violation de la saveur impliquant les leptons chargés. Le candidat participera aussi activement à l’effort collectif du groupe dans les analyses des canaux B → K*μ+ μ - , B → K(*)e+μ -, et B → K(*)τ+μ -.

L’expérience LHCb a prévu une évolution technique importante de son détecteur à partir de 2018. Le groupe du LPNHE travaille sur la mise au point du nouveau trajectographe à fibres scintillantes. Le candidat participera aux études concernant les algorithmes de reconstruction pour ce détecteur, avec le but d’améliorer l’efficacité et la rapidité de reconstruction, cruciale pour le système de déclenchement rapide de l’expérience.

Le sujet de thèse donne donc au candidat la possibilité de s’intégrer dans l’activité de recherche en physique des particules à deux niveaux : l’analyse des données, avec à la clé une réelle possibilité de mettre en évidence de nouveaux phénomènes, et l’activité de mise au point et d’optimisation d’un nouveau sous-détecteur de LHCb. A la fin de sa thèse le candidat maitrisera donc les outils et techniques complexes d’analyse des données en physique des particules, et il sera familier avec le fonctionnement d’un détecteur majeur du CERN, ce qui lui permettra d’avoir une formation complète dans la discipline.

Lieu de travail : LPNHE - Paris

Déplacements éventuels : LPNHE – Paris, avec des séjours au CERN

Documentation :

  • page web publique de l’expérience LHCb (http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/)
  • page web du LPNHE (http://www-lpnhep.in2p3.fr/spip.php?article4)
  • « Test of lepton universality using B → K l+ l- decays », Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 151601.
  • « Differential branching fraction and angular analysis of the decay B → K*μ+ μ - », JHEP 1308, 131 (2013).
  • « Measurement of Form-Factor-Independent Observables in the Decay B → K*μ+ μ - », Phys. Rev. Lett. 111, 191801 (2013)
  • « LHCb Tracker Upgrade Technical Design Report », CERN-LHCC-2014-001, LHCB-TDR-015 (2014)

Contact :

Ecole doctorale de rattachement :
Ecole doctorale Sciences de la Terre et de l’Environnement et Physique
de l’Univers

Lien sur les offres de thèse et candidature :
http://ed560.ipgp.fr/index.php/Offres_de_th%C3%A8se

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