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The discovery of neutrino mixing provides the possibility of a non vanishing CP violating phase in the neutrino mixing matrix. CP violation in the leptonic sector can be large enough to explain the matter-antimatter asymmetry in the universe. An indirect probe of CP violation is the experimental measurement of Electric Dipole Moment (EDM). CP violation has been discovered in the quark sector,but it contributes to lepton EDM at the 3-loop level. Neutrino masses can be generated in the standard model via the see-saw mechanism where heavy right-handed neutrinos mix with the weak-basis states. The Majorana nature of the seesaw type neutrinos generates new 2-loop diagrams that lead to a non-vanishing lepton EDM. Only estimates of the resulting EDM have been done in the literature. A full calculation of the 2-loop diagrams and the exact result is presented. / Ph. D.

An alternative approach to the problem of CP-violation is presented. It is based on the possibility of spontaneous CP-breakdown in models with two Higgs doublets. General features of the phenomenon such as stability of the vacuum and the existence of a light axion are discussed. We investigate the feasibility of spontaneously broken CP in the minimal supersymmetric models - the MSSM and NMSSM. The latter is shown to be experimentally viable. The phenomenological implications of the model such as CP-violating effects in the kaon systems and a nonzero neutron electric dipole moment are studied. / Ph. D.

Decays of neutral D mesons to final states containing K + π's could provide evidence for CP-violation from a source not accounted for in the Standard Model. Due to the interference between Cabibbo-favored and Cabibbo-suppressed transitions, a decay rate asymmetry of D0 → K0S π0 compared to D0 → K0Lπ0 has been predicted to be non-zero. If New Physics interferes in doubly Cabibbo-suppressed D decays, the measurement of this asymmetry would differ from the predicted value and may provide evidence for CP-violation beyond the CKM mechanism. I present an analysis method to measure this branching fraction asymmetry, R(D0) ≡ B(D0→K0S π0)−B(D0→K0L π0)/(B(D0→K0Sπ0)+B(D0→K0Lπ0)), utilizing e+e− → cc events in the Belle dataset. / Doctor of Philosophy / The Universe appears to be made almost entirely of matter rather than antimatter; however, matter and antimatter should have been created in equal amounts in the Big Bang. We do not know exactly why we observe so much more matter as compared to antimatter. The Standard Model (SM) of particle physics accounts for some of the asymmetry through Charge-Parity (CP) symmetry violation, which explains how particles behave differently than their corresponding antiparticles. In the current state of the SM, some CP-violation is allowed in decays via the weak force, but the theory does not account for enough CP violation to explain the amount of matter-antimatter asymmetry observed in the Universe. Decays of a D meson to a kaon (K meson) plus one or more pions (π mesons) via a new mechanism beyond the weak force could provide evidence of a new source of CP-violation. In this analysis, I present a method for analyzing the decays of neutral D mesons to a neutral kaon and a neutral pion in the Belle dataset to test the SM.

Plusieurs observations montrent une asymétrie baryons-antibaryons dans l'Univers. La principale théorie expliquant cette asymétrie est la baryogenèse qui requiert les trois conditions de Sakharov : la non-conservation du nombre baryonique, la présence de violation CP et des interactions entre particules hors de l'équilibre thermique. La baryogenèse nécessite de considérer de la physique au-delà du Modèle Standard (MS), car le MS suppose généralement une asymétrie baryonique trop petite. La baryogenèse peut être obtenue à partir de la leptogenèse, la théorie équivalente pour les leptons. De nouvelles particules et interactions impliquant des leptons généreraient une asymétrie leptonique (AL) mesurable au LHC qui serait transférable au secteur baryonique. L'ajout de neutrinos de chiralité droite (RH) au MS est un choix naturel pour expliquer l'origine de la masse des neutrinos et l'existence d'une AL, et donc d'une asymétrie baryonique. Le projet aborde certains processus détectables au LHC impliquant la désintégration de bosons W en neutrinos RH. Ces processus peuvent violer le nombre leptonique et la symétrie CP. Des facteurs d'asymétrie CP sont calculés et permettent de mesurer des invariants CP. Les invariants CP dépendent des paramètres du modèle et quantifient la violation CP. Ces invariants CP apparaissent dans les équations de Boltzmann qui décrivent l'évolution de l'AL. La résolution de ces équations permet de calculer le ratio du nombre de baryons sur le nombre de photons dans l'Univers. L'identification des invariants CP qui décrivent l'AL permet de tester les modèles de la leptogenèse par la mesure de processus impliquant de la violation CP au LHC. Pour répondre à ces objectifs, un scénario de leptogenèse résonante a été testé. Les résultats obtenus montrent que les invariants CP nécessaires pour reproduire l'asymétrie baryonique sont trop petits pour être mesurés au LHC. De futures recherches pourraient s'intéresser à d'autres modèles menant à un signal observable au LHC.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.