Published December 8, 2016 | Version v1
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Study of B0 → K*0γ, B0s → φγ and B0s → K*0γ decays using converted photons with the LHCb detector

Description

The purpose of the work presented in this thesis is to study the radiative decays of B mesons. These processes correspond to the decay of a b-quark into a s-quark through the weak interaction with a photon in the final state. This kind of decay is not allowed at tree level in the quantum field theory but only through virtual loops. These processes have small branching fractions of the order of 10-5. The study of these decays with the LHCb detector provides precise measurements of related observable such as branching fractions, CP asymmetries or angular variables such as the photon polarisation. These results can be compared with the theoretical prediction of the Standard Model of Particle Physics. Therefore, it is possible to test this model and to constrain the existence of new physics behind the Standard Model. The analysis presented in this thesis focuses on the B0 → K*0γ, B0s → φγ and B0s → K*0γ decays. Only events where the photon has converted into a dielectron pair by interacting with the detector are used. This allows to take advantage of the good resolution on the charged tracks momentum obtained with the LHCb's tracking system. The measurements of the ratio of branching fractions of the B0 → K*0γ and B0s → φγ decays and of the direct CP asymmetry in the B0 → K*0γ process are performed. The good resolution obtained on the B meson mass allows to set the first upper limit on the branching ratio of the Cabibbo suppressed B0 → K*0γ decay. (author)

Abstract (French)

L'etude presentee dans cette these est dediee a l'analyse des desintegrations radiatives de mesons beaux, processus faisant intervenir le quark b ce dernier se desintegrant par interaction faible en un quark s avec emission d'un photon. Ce type de desintegration est interdit a l'arbre en theorie quantique des champs et doit donc s'operer a l'aide de boucles. Ces desintegrations ont des rapports d'embranchement tres faibles, de l'ordre de 10-5. Des lors, l'etude de ces processus a l'aide du detecteur LHCb permet de mesurer precisement des observables reliees a ces processus, telles que les rapports d'embranchement, les asymetries de CP ou des variables angulaires et d'helicite comme la polarisation du photon. En comparant ces resultats experimentaux avec les predictions theoriques du Modele Standard de la Physique des Particules, il devient possible de tester ce modele et de contraindre l'existence d'une nouvelle physique au dela du Modele Standard. L'analyse presentee dans cette these se concentre sur l'etude des desintegrations B0 → K*0γ, B0s → φγ et B0s → K*0γ. Les evenements utilises sont ceux ou le photon s'est converti en une paire electron-positron par interaction avec le detecteur afin de beneficier de la bonne resolution sur l'impulsion des traces chargees des trajectographes de LHCb. Les mesures du rapport des rapports d'embranchement des desintegrations B0 → K*0γ et B0s → φγ ainsi que de l'asymetrie de CP directe dans le processus B0 → K*0γ sont realisees. La bonne resolution obtenue sur la masse du meson B0 a permis de determiner une premiere limite superieure au rapport d'embranchement de la desintegration supprimee de Cabibbo B0s → K*0γ. (auteur)

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Original title (English)
Etude des desintegrations B0 → K*0γ, B0s → φγ et B0s → K*0γ a l'aide de photons convertis avec le detecteur LHCb

Publishing Information

Imprint Pagination
181 p.
Report number
FRNC-TH--11866

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Notes
92 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses