Echantillon de 340fb-1 de donnees BaBar utilises pour caracteriser la desintegration D+ --> K- pi+ e+ nu. Etude des composantes de moment angulaire (L) 0 et 1 (ondes S et P). Determination precise de la fraction de l'onde S et et mesure de la variation de l'amplitude et phase de l'onde S avec la masse Kpi. Determination des facteurs de forme pour l'onde P. Determination des parametres de la resonance K*(892). Recherche de contribution extra pour la composante P (K*(1410)).

Une analyse en amplitudes dépendantes du temps des désintégrations $B^0 \to K^0_S\pi^+\pi^-$ est effectuée afin de mesurer les paramètres de violation de CP des modes $f_0(980)K_S^0$ et $\rho^0(770)K_S^0$, ainsi que l'asymétrie directe de CP pour $K^*(892)^\pm\pi^\mp$. Les résultats sont obtenus à partid d'un échantillon de $(383\pm 3)\times10^{6}$ paires $B\bar{B}$, enregistrées par le détecteur \babar\ auprès du collisionneur asymétrique PEPII au SLAC. Deux solutions sont trouvées, avec des figures de mérite équivalentes sur la qualité de l'ajustement. En incluant les incertitudes systématiques et provenant du modèle de Dalitz utilisé, l'intervalle de confiance combiné sur $\beta_{\rm eff}$ dans le mode $f_0(980)K_S^0$ est $18^\circ< \beta_{\rm eff}<76^\circ$ (à $95\%$ C.L.) ; la conservation de CP dans ce mode est exclue à $3.5$ écarts standard. Pour le mode $\rho^0(770)K_S^0$, l'intervalle de confiance combiné est est $-9^\circ< \beta_{\rm eff}<57^\circ$ (à $95\%$ C.L.). Pour le mode $K^*(892)^\pm\pi^\mp$, le paramètre d'asymétrie directe de CP est $A_{\rm CP}=-0.20 \pm 0.10\pm 0.01\pm 0.02$. La mesure de la phase relative entre les amplitudes de désintégration $B^0\to K^*(892)^+\pi^-$ et $\bar{B}^0\to K^*(892)^-\pi^+$ exclut l'intervalle $[-132^\circ : +25^\circ]$ (à $95\%$ C.L.). Les rapports d'embranchement et les asymétries directes de CP sont mesurées pour tous les modes résonants intermédiaires significatifs. Les mesures obtenues dans les modes $\rho^0(770) K^0_S$ et $K^{*\pm}(892)\pi^{\mp}$ sont utilisées comme paramètres d'entrée dans une analyse phénoménologique des désintégrations $B \to K^*\pi$ et $B \to \rho K$, basée uniquement sur la symétrie d'isospin $SU(2)$. L'ajout d'informations extérieures sur la matrice CKM permet de poser des contraintes sur l'espace des paramètres hadroniques. Pour $B \to K^*\pi$, les intervalles obtenus sur les pingouins électrofaibles ne sont que marginalement en accord avec les attentes théoriques. Les contraintes sur la matrice CKM sont dominées par des incertitudes d'origine théorique. Une étude de prospective, utilisant les améliorations attendues sur les mesures de ces modes à LHCb, ou dans les programmes futurs tels que Super-B ou Belle-upgrade, permet d'illustrer le potentiel de physique de cette approche.

Les désintégrations semileptoniques du charme permettent une validation des calculs de QC D sur réseau grace à la mesure de facteurs de forme hadroniques qui décrivent l'effet de l'interaction forte dans ces réactions.<br />La précision de ces calculs joue un role crucial dans l'amélioration des tests du modèle standard dans le domainde des saveurs. Cette thése présente une etude du canal Ds+ --> K+K- e+ nu_, utilisant 214 fb-1 de données collectées par l'expérience Babar. Pour les évènements ayant une masse K+K- dans l'intervalle entre 1.01 et 1.03 GeV/c2, le phi to K+K- est le canal dominant. En utilisant le modèle des poles simples pour paramétrer la dépendance en q2 des facteurs de forme V(q2), A1(q2) et A2(q2), les rapports suivant sont mesurés à q2=0 : r_V=V(0)/A_1(0)=1.868 +/- 0.061 +/- 0.079, r_2=A_2(0)/A_1(0)=0.763 +/- 0.072+/-0.062.<br />La masse du pole du facteur de forme axial-vecteur est egalement obtenue: m_A=(2.30^{+0.24}_{-0.18}\pm0.21) GeV.c2. Dans le meme intervalle de masse, le rapport d'embranchement relatif au canal Ds+ -> phi pi+, est mesuré, et la normalisation absolue du facteur de forme A1(0) en est déduite: A_1(q^2=0) = 0.605 +/- 0.012 +/- 0.018 +/- 0.018. Les erreurs mentionnées correspondent aux incertitudes statistique, systématique et à celle due aux mesures exterieures à cette analyse. <br />Enfin, le systeme K+K- en onde S, pouvant etre issu du f_0, est etudié à travers son interférence avec le phi. Une composante d'onde S est observée dans ce canal pour la première fois à plus de 5 sigma.

La violation de CP et le problème de la génération des masses, seront les deux<br />questions fondamentales posées à la recherche en Physique des Particules à l'aube du<br />troisième millénaire. L'expérience BaBar, installée auprès de l'usine à B, PEP-II du<br />SLAC, se propose d'étudier la violation de CP dans le système des mésons beaux.<br />Elle permettra de tester la cohérence du Modèle Standard avec la violation de CP<br />mesurée ou de mettre en évidence de nouvelles sources de violation de CP.<br /><br />Pour l'étude des canaux de violation de CP avec BaBar il est fondamental<br />d'identifier les particules produites au cours des désintégrations. La première partie<br />de mon travail de thèse porte sur l'étude que nous avons effectuée sur un projet de<br />compteur Cherenkov à seuil en aérogel dans le but d'identifier les particules chargées<br />et en particulier de séparer les pions des kaons entre 0.5 et 4.3 GeV/c. Cette étude<br />inclut : les recherches préliminaires sur les matériaux employés (réflecteurs, décaleurs<br />de longueur d'onde et aérogels), la géométrie des cellules et des guides de lumière et<br />la simulation des prototypes. Des tests en faisceau ont démontré la faisabilité de ce<br />détecteur.<br /><br />La deuxième partie de mon travail de thèse porte sur l'étude du potentiel<br />d'extraction des paramètres de violation de CP de l'expérience BaBar pour le canal<br />B0 -> J/Psi K0s où le J/Psi, se désintègre en mode leptonique. Sont étudiés : l'efficacité<br />de reconstruction, le niveau du bruit de fond, les performances d'étiquetage du B<br />ainsi que les résolutions sur la position des vertex de désintégration des B. A partir<br />de cela, l'étude de l'asymétrie, par une méthode probabiliste ou d'ajustement, nous<br />permet d'estimer la résolution sur le paramètre sin ,. du triangle d'unitarité. Une<br />incertitude de 0.085 sur sin 2b pourra être atteinte par l'expérience BaBar en 1 an<br />de prise de données, à une luminosité intégrée de 30 fbarn-1.

L'expérience BABAR, située à SLAC, étudie depuis 1999 les désintégrations<br />des mésons B à partir de collisions entre électrons et positrons à une énergie égale<br />à la masse du Upsilon(4S). Le but premier de l'expérience a été de mesurer le paramètre<br />sin(2 beta) de la violation de la symétrie CP dans le modèle standard. Cette mesure<br />demande de connaître avec précision l'échelle de longueur absolue du détecteur.<br />Une méthode a été mise au point pour déterminer cette échelle, en utilisant les<br />interactions nucléaires dans la matière du détecteur et en particulier dans le tube<br />à vide de l'expérience. L'échelle de longueur du détecteur dans la direction des<br />faisceaux a ainsi été estimée avec une précision meilleure que 1 %. L'incertitude<br />liée à la détermination des longueurs par le détecteur dans les mesures des temps<br />de vie des B et de leur fréquence d'oscillation devient alors négligeable par rapport<br />aux autres erreurs systématiques.<br /><br />Le contenu en kaons chargés des désintégrations des mésons B intervient aussi<br />dans la mesure de sin(2 beta) pour étiqueter la saveur du deuxième B dans les événements<br />contenant un B se désintégrant dans un état propre de CP. La charge du<br />kaon est directement liée à la saveur du B. Une des sources de kaons de mauvais<br />signe pouvant fausser l'étiquetage provient de désintégrations de mésons D<br />de mauvais signe (B -> D X).<br />Les modes de désintégration doublement charmés<br />B -> DDbar K sont un des modes donnant des D de mauvais signe. Les vingt-deux<br />modes de désintégration sont reconstruits de façon exclusive et leurs taux<br />de branchement calculés avec une précision suffisante pour établir que les désintégrations B -> DDbar K ne sont pas les seules sources de D de mauvais signe dans les désintégrations des mésons B.

Le travail effectué dans cette thèse repose sur l'analyse de données enregistrées par l'expérience BaBar sur le collisionneur PEP-11 à SLAC (Stanford, Californie) entre le mois d'octobre 1999 et le mois de juillet 2002. Des collisions électrons-positrons à une énergie dans le centre de masse égale à la masse de la résonance Y (4S) sont utilisées pour produire des paires de mésons B.<br /><br />Au mois de juillet 2001, la collaboration a publié la première mesure de la violation de la symétrie CP dans le système des B neutres. La précision de la mesure est constamment améliorée depuis. Deux structures servent à la reconstruction des trajectoires des particules chargées : le détecteur de vertex au silicium et la chambre à fils. Le détecteur de vertex est crucial pour la reconstruction du point de désintégration des B. Son mouvement par rapport au reste du détecteur, et en particulier la chambre à fils, nécessite une calibration courante de son alignement toutes les deux heures environ. Le lien entre la géométrie de la chambre à dérive et l'alignement a été étudié.<br /><br />Outre le programme de violation de CP, l'étude de la dynamique des désintégrations du B est un autre volet important de l'activité de BaBar. Dans ce cadre, les désintégrations rares sont particulièrement importantes dans la mesure où elles pourraient permettre de détecter une nouvelle physique au delà du Modèle Standard.<br /><br />La production de mésons eta' de haute impulsion dans les désintégrations des mésons B a été étudiée. Pour ce faire, les processus B -> eta' Xs provenant de la désintégration rare b -> s g* et B0bar -> eta' D0 provenant de la désintégration supprimée de couleur b -> c ubar d, qui sont les principales contributions à cette production, ont été considérés. L'amélioration de la mesure du processus B -> eta' Xs et la première observation du processus B0bar -> eta' D0 permettent d'une part d'établir que la production du eta' est dominée par la désintégration b -> s g* et d'autre part de contraindre la structure en quarks de ce méson.

L'expérience BABAR, située à SLAC (Stanford, Californie), étudie depuis 1999 les désintégrations des mésons $B$ produits dans des collisions électron positron à une énergie dans le centre de masse égale à la masse de la résonance $\Upsilon(4S)$. L'identification des particules chargées dans cette expérience utilise pour partie la mesure de la perte d'énergie par unité de longueur dans la chambre à dérive. Afin d'améliorer la calibration de cette quantité, une sélection d'électrons/positrons à partir d'événements Bhabha radiatifs a été développée, elle a permis de réduire l'asymétrie de charge dans la reconstruction des particules chargées. Dans les désintégrations des mésons $B$, la production inclusive des particules charmées ($D^0$, $\overline(D)^0$, $D^(\pm)$ , $D_s^(pm)$, $\Lambda_c^(\pm)$) est mesurée au moyen d'une nouvelle méthode, possible grâce à la grande statistique accumulée par l'expérience BABAR. Les mésons $B$ sont produits par paires à partir de la résonance $\Upsilon(4S)$. Les événements sont sélectionnés en reconstruisant complètement un $B$ dans un mode hadronique. Les particules charmées provenant du second $B$ sont alors reconstruites avec les traces restantes. Ceci permet de mesurer les nombres totaux de charmes produits lors des désintégrations des $B^+$ et des $B^0$ en séparant la production de charmes corrélés (transitions entre quarks: $b\rightarrow c X$) de la production anti-corrélée (transitions entre quarks: $b\rightarrow\overline(c) X$). Les résultats, obtenus avec une luminosité intégrée de $210 fb^(-1)$, sont les suivants~: \begin(displaymath) \begin(array)(l@(=\ ) c @(\hspace(1.5 cm)) l @(=\ ) c r ) N_(c)^(B^+) & 0.970 \pm 0.042 & N_(\overline(c))^(B^+) & 0.262\pm0.034 & \\ N_(c)^(B^0) & 0.950 \pm 0.057 & N_(\overline(c))^(B^0) & 0.285\pm0.048 &. \\ \end(array) \end(displaymath) Cette méthode permet également de mesurer, pour la première fois, les distributions en impulsion des particules charmées dans le référentiel du $B$ qui les a émises, ce qui donne accès aux différents mécanismes de production de ces particules.

NIL

L'expérience BaBar a pour objectif de rechercher et de mesurer la violation de $CP$ dans le secteur des mésons $B$ et de contraindre les paramètres du modèle standard. Une des originalités de son dispositif expérimental est le DIRC, le détecteur à effet Cherenkov utilisé pour distinguer les pions des kaons chargés. Une table de correction est mise en place pour corriger ses défauts d'alignement, et permet au DIRC d'atteindre ses performances nominales, c'est à dire une séparation entre kaon et pion de $4\sigma$ pour une quantité de mouvement de $3\gevc$. La recherche de violation de $CP$ dans le canal de désintégration du $B^0$ en $\rho\pi$ devrait permettre de contraindre l'angle $\alpha$ du triangle d'unitarité, un des paramètres du modèle standard. L'objectif de cette analyse est de mesurer les paramètres de violation de $CP$ ainsi que les autres paramètres entrant dans la description de la distribution de probabilité du temps de désintégration. Une méthode de maximum de vraisemblance combine l'information temporelle et des variables discriminantes du bruit de fond du continuum $\e^+\e^-\to q\bar(q)$, dont certaines sont résumées dans un réseau de neurones. L'autre bruit de fond, constitué des autres modes de désintégration du $B$, est pris en compte par des termes correctifs dans l'ajustement. Cette analyse présente à ce jour les meilleures mesures pour ce canal, et semble donner une indication de la violation directe de $CP$. Pour interpréter ces mesures en termes de contraintes sur les paramètres du modèle standard, il est nécessaire d'utiliser un modèle pour prédire la contribution à longue distance des amplitudes de désintégration. Pour un exemple de tel modèle, la ``factorisation QCD'', un test de validation compare les prédictions aux données expérimentales sur les désintégrations non charmées du méson $B$. Ce test semble indiquer un désaccord, qui pourrait être réduit dans l'avenir par une meilleure connaissance expérimentale et théorique des désintégrations du $B$.

Dans cette thèse nous présentons des études sur les mésons B effectués en utilisant les données enregistrées par l'expérience Babar auprès de PEP-II à SLAC. D'abord nous présentons la recherche des désintégrations B+→D+K(*)0. Ces modes de désintégration sont intéressants car il s'agit de processus d'annihilation qui fournit des informations importantes sur la dynamique de la désintégration des mésons beaux et les éléments de la matrice CKM, Vij. Les résultats obtenus sur ces modes de désintégration peuvent être utilisés dans des ajustements phénoménologiques. Cela permet de traduire les mesures sur les amplitudes chargées B+→D+K(*)0 en estimations sur les amplitudes B0→D0K(*)0 supprimées par Vub. L'analyse expérimentale est effectuée en utilisant plusieurs modes de désintégration du méson D chargé. Nous n'avons obtenu aucune évidence significative de signal et les limites supérieures sur les rapports d'embranchement suivants ont été établies. Dans la deuxième partie de la thèse nous présentons des études sur la violation de CP dans le système des mésons B et en particulier la mesure de l'angle γ du Triangle d'Unitarité. L'angle γ est la phase relative entre les éléments Vub et Vcb de la matrice CKM. Un paramètre crucial qui détermine la sensibilité à γ est le rapport r entre les amplitudes de transition b→u et b→c. Dans cette thèse nous présentons une analyse du canal de désintégration des mésons B: B+→D0K+. Ces désintégrations sont étudiées en utilisant la méthode ADS et le méson neutre D est reconstruit dans son état final Kππ0. En combinant cette analyse avec une analyse similaire qui utilise l'état final Kπ des D0 le rapport r et l'angle γ ont été déterminés.