La désintégration Bs->JpsiPhi peut se faire suivant deux processus principaux: l'arbre et les pingouins sous-dominants. Négligée jusqu'à maintenant, la contribution des diagrammes pingouins doit être contrôlée afin d'isoler les effets du Modèle Standard de l'éventuelle présence de Nouvelle Physique dans la mesure de la phase phis. Nous avons étudié le canal Bs->Jpsi K* dans lequel les diagrammes pingouins ne sont pas négligeables par rapport à l'arbre. Avec 3 ,invfb de données enregistrées par LHCb, nous avons mesuré le rapport démbranchement: $BR{Bs->Jpsi K*} = (4.17 pm 0.18 , text{(stat)} pm 0.26 , text{(syst)} pm 0.24 , (f_d/f_s)) 10^{-5}$, où $f_{d(s)}$ est la fraction de production du méson Bd(Bs). Nous avons effectué une analyse angulaire des produits de désintégrations jpsi et K* afin déxtraire les fractions de polarisations et, pour la première fois, l'asymétrie CP en fonction des différents états de polarisations de l'état final. Les asymétries CP directes mesurées sont nulles, comme prédit par le Modèle Standard. Nous avons mesuré: $f_0 =0.497^{+0.024}_{-0.025}(stat) pm 0.025 (syst)$ et $f_|=0.179^{+0.027}_{-0.026} (stat) pm 0.013 (syst)$. Nous avons déterminé les premières contraintes sur les diagrammes pingouins dans la phase phis en utilisant le canal Bs->Jpsi K*. En combinant avec le canal B0->Jpsi rho⁰, la déviation sur la phase phis due aux processus pingouins, est inférieure à 19,mrad pour les trois polarisations. L'effet des processus pingouins est donc suffisamment petit pour que la mesure de la phase phis ($sigma_{phis}=35$,mrad) demeure une des mesures phares de LHCb dans les années à venir, pour rechercher de la Nouvelle Physique. / Within the Standard Model, the decay Bs->Jpsi Phi can occur via two main processes: the predominant tree and the sub-leading penguin. Penguin contributions have been so far ignored. Controlling them is crucial in order to disentangle Standard Model effects from possible New Physics in the measurement of phis. We studied the BsJKbar channel where penguin diagrams are not negligible compared to tree. Using 3 ,invfb of data collected by LHCb, we measured the branching ratio: $BR{Bs->Jpsi K*} = left(4.17 pm 0.18 , text{(stat)} pm 0.26 , text{(syst)} pm 0.24 , (f_d/f_s)right)times 10^{-5}$, where $f_{d(s)}$ is the production fraction of the Bd(Bs) meson. We performed an angular analysis of the decay products jpsi and Kstarzb to extract the polarisation fractions and the first estimate of the polarization-dependent direct CP asymmetry. Our results show no evidence for direct CP violation in Bs->Jpsi K*, as expected in the Standard Model. We measured: $f_0 =0.497^{+0.024}_{-0.025}text{(stat)}pm 0.025 text{(syst)}$ and $f_|=0.179^{+0.027}_{-0.026} text{(stat)}pm 0.013 text{(syst)}$. We determined the first constraints on penguin diagrams in phis phase using the BsJKbar channel. Combining with the B0->Jpsi rho⁰ decays, the shift on phis, due to penguin processes, is below 19,mrad for the three polarizations. The effect of penguin processes is therefore sufficiently small to keep the phis measurement ($sigma_{phis}=35$,mrad) among the top priorities of LHCb for the upcoming years, to search for New Physics.

Durant les dernières décennies, la désintégration induite par une boucle $b o sgamma$, a attiré beaucoup d'attention à cause de sa sensibilité potentielle à la nouvelle physique. Dans le model standard, les transitions $b o sgamma_{L(R)}$ et $overline{b} o overline{s}gamma_{R(L)}$ sont proportionnelles aux coefficients de Wilson $C_7(C'_7)$.La désintégration $B o Kpipigamma$ offre à travers l'analyse angulaire un observable P impaire ($lambda$) et à traversle mélange $B-overline{B}$ un observable CP impaire ($S_{ho Kgamma}$) tous deux étants sensibles au rapport $C'_7/C_7approx m_s/m_b$. La difficulté principale étant que $lambda$ et $S_{ho Kgamma}$ sont accompagnés par un facteur de dilution provenant de la désintégration forte. Ce travail est centré sur l'éstimation et la modélisation de ces facteurs de dilution. La transition $B o Kpipigamma$ se produit en tant quetrois désintégrations successives.La transition faible $B o K_{res}gamma$ est suivie par la désintégration forte en trois corps de la résonance kaonic $K_{res} o Kpipi$ via trois états intermediaires distincts $ho K$, $K^*pi$ et $kappapi$.L'observable $S_{ho Kgamma}$ est accessible avec l'état final $K^0pi^+pi^-gamma$, mais la présence de $K^{*pm}pi^mp$ et $kappa^pmpi^mp$, n'étants pas état propre de CP, induit le facteur de dilution $D$.Pour résoudre ce problème, nous dérivons l'expression de $D$ en fonction des ondes partielles $ho K$, $K^*pi$ et $kappapi$ et en incluant les résonances kaonic $K_1(1270/1400), K^*(1410)$ et $K_2^*(1430)$. Afin de calculer le facteur de dilution, les ondes partielles peuvent être extraites avec l'état final $K^{pm}pi^{mp}pi^{pm}gamma$, où la sensibilité expérimentale est plus élevée. Ensuite, nous proposons une nouvelle méthode, indépendante du model, pour déterminer $D$, qui consiste a extraire le facteur de dilution independamment de $S_{ho Kgamma}$ en utilisant des états finaux avec un pion neutre tels que $K^+pi^-pi^0gamma$. En exploitant des données existantes avec $m_{Kpipi} <1.8;$GeV$/c^2$, nous obtenons $D=0.92pm0.17$.Lorsque l'on considère juste $K_1(1270/1400)$ et $K^*(1410)$, $lambda$ peut être extrait de la distribution angulaire and de Dalitz avec une précision de l'ordre de $pm 10%$ pour un echantillon de $5.10^3$ évènements générés à l'aide de la méthode Monté Carlo. Mais cela demande une bonne connaissance de différentes quantités importantes pour la désintégration forte telles que l'angle de mélange de $K_1$, les rapports de branchement individuel $B o K_{res}gamma$ et les phases relatives. Nous montrons que certains de ces paramètres et $lambda$ peuvent être simultanément ajustés avec une perte de précision de juste quelques pourcents. Puis nous dérivons comment, en utilisant seulement la distribution angulaire, il est possible d'annuler partiellement les contributions provenants de la désintégration forte afin d'obtenir une limite inférieure pour $|lambda|$. / Over the last decades, the loop induced decay $b o sgamma$ has attracted a considerable amount of attention due to its potential sensitivity to new physics. In the standard model, the processes $b o sgamma_{L(R)}$ and $overline{b} o overline{s}gamma_{R(L)}$ are proportional to the Wilson coefficients $C_7(C'_7)$. The decay $B o Kpipigamma$ provides via angular analysis a parity odd observable ($lambda$) and via $B-overline{B}$ mixing a CP odd observable ($S_{ho Kgamma}$) both sensitive to the ratio $C'_7/C_7approx m_s/m_b$. The main issue is that both $lambda$ and $S_{ho Kgamma}$ are accompanied by a dilution factor originating from the strong decay. This work is focused on the estimation and modelisation of those dilution factors.The transition $B o Kpipigamma$ occurs as three subsequent decays. The weak process $B o K_{res}gamma$ is followed by the strong 3-body decay of the kaonic resonance $K_{res} o Kpipi$ via three distinct intermediate states $ho K$, $K^*pi$ and $kappapi$.The observable $S_{ho Kgamma}$ is accessible with the final state $K^0pi^+pi^-gamma$, but the presence of non CP eigenstates $K^{*pm}pi^mp$ and $kappa^pmpi^mp$ induce the dilution factor $D$.To deal with this inconvenience, we derive the expression of $D$ in terms of the partial waves $ho K$, $K^*pi$ and $kappapi$ and including the koanic resonances $K_1(1270/1400), K^*(1410)$ and $K_2^*(1430)$. The partial waves can then be fitted using the final state $K^{pm}pi^{mp}pi^{pm}gamma$, where the experimental sensitivity is higher, in order the compute the dilution factor. Then we propose a new model independent method to determine $D$, which consist in extracting the dilution factor independently of $S_{ho Kgamma}$ using final states with one neutral pion such as $K^+pi^-pi^0gamma$. Exploiting existing data with $m_{Kpipi} <1.8;$GeV$/c^2$, we obtained $D=0.92pm0.17$.When considering only $K_1(1270/1400)$ and $K^*(1410)$, fitting the angular and Dalitz plot distribution allows to extract $lambda$ with an accuracy of the order of $pm 10%$ for a sample of $5.10^3$ Monte Carlo generated events. But this require a good knowledge of different quantities of importance in the strong decay such as the $K_1$ mixing angle, individual $B o K_{res}gamma$ branching ratios and relative phases. We show that some of those parameters can simultaneously fitted with $lambda$ with a loss of accuracy of just a few percent. We derive how, using only the angular distribution, one can partially cancel contribution from the strong decay and obtain a lower bound on $|lambda|$.

[pt] Neste trabalho de tese investigaremos um novo método para medir a fase leptóonica de violação CP, CP , com um set up experimental chamado LiquidO e, estudaremos a possibilidade do futuro experimento Hyper-Kamiokande de pôr um limite sobre o tempo de vida do neutrino. Ambos são experimentos que detectam neutrinos de acelerador que performarão as próprias medições através do estudo do bem conhecido fenómeno da oscilação de sabor de neutrinos. O primeiro experimento considerado possui duas novas características: primeiramente utiliza como fonte de neutrino um fluxo de Vμ e Vμ produzidos por pions (pi+) em repouso a uma distância de 16 km e secondariamente vai usar uma nova forma de detecção. Essa detecção é feita utilizando cintilador liquido opaco com fibras ópticas que permitem distinguir entre e+ e e-. Nós explicaremos as principais propriedades fenomenológicas desta configuração e calcularemos a significância estatística de exclusão da hipótese CP = (0, pi), a precisão de medição de CP com 1δ de confiança estatística e também as regões permitidas no espaço dos parámetros sin2 023 - δ CP . Na segunda parte do nosso trabalho, nos concentraremos no experimento Hyper-Kamiokande, versão melhorada do experimento Super-Kamiokande que se adjudicou o prémio Nobel em 2015. Este é um detector de luz Cherenkov que utiliza um fluxo de Vμ (Vμ) com energias < 10GeV produzido no acelerador JPARC e colocado a uma distância de 295 km. Neste trabalho identificaremos este experimento como T2HK enquanto para a sua estensão na Korea, que utilizará a mesma fonte mas será colocada a 1100 km de distância, utilizaremos a sigla T2HKK. Nós introduziremos brevemente as modalidades de decaimento do neutrino que podem ser classificadas em dois tipos: um é chamado decaimento invisível, ou seja, quando o neutrino de origem decai em um estado estéril mais uma partícula escalar, e o outro e chamdo de decaimento visível, ou seja, quando o neutrino de origem decai em um autoestado de massa ativo mais uma partícula escalar. Em fim calcularemos as sensitividades no limite da vida média do autoestado V3 para os casos de decaimento visível e invisível para as configurações de T2HK e T2HKK. / [en] In this thesis we will study a novel method to measure the leptonic CP violation phase, CP , in an experimental set up called LiquidO, and the possibility by the future experiment Hyper-Kamiokande to put a limit on the neutrino lifetime. Both experiment are accelerator based ones that will use the well established neutrino flavour oscillation phenomenon to perform their measurement. The first experimental set up uses two new features: firstly it uses as a source a flux of Vμ and Vμ coming from pions (pi+) decay at rest with a baseline of 16 km and secondly it uses a new detection method. This new detection is performed using opaque Liquid Scintillator (LS) with optical fibers that allows e+ e- identification. We will discuss the phenomenological main characteristics of this set up and we will calculate the expected significance to exclude the δ CP = (0, pi) hypothesis, the 1δ precision of the CP measurement and also the expected allowed regions in the sin2 023 - δ CP plane. For what it concerns the second part of our work, we will focus on the Hyper-Kamiokande experiment, upgrade of the 2015 Nobel prize awarded Super-Kamiokande. This is a water Cherenkov detector that will use a Vμ (Vμ) flux with a typical neutrino energy < 10 GeV coming from the JPARC facility with a baseline of 295 km. We will call this source-detector configuration T2HK to distinguish T2HKK, the possible extension of this experiment in Korea that will use the same beam but it will be located at 1100 km from the source. We will briefly introduce the neutrino decay mode that can be classified in two types: one is what is called invisible decay , i.e. when neutrino decays into a sterile neutrino state plus a scalar particle, and the other is called visible decay, i.e. when neutrino decays into an active mass eigenstate plus a scalar particle. We will calculate the limit on the V3 lifetime for the invisible and the visible case for both configurations T2HK and T2HKK.

In dieser Arbeit verwenden wir Flavourinvarianten, um systematisch Lösungen für Probleme des Standardmodells (SM) der Teilchenphysik mit Hilfe verschiedener effektiver Feldtheorien (EFTs) zu untersuchen. In Teil I untersuchen wir die CP-Verletzung im SM und in der SM EFT erweitert mit leichten, sterilen Neutrinos. Wir konstruieren die erzeugende Menge von Flavourinvarianten im νSM, mit der jede Observable als Polynom der Invarianten, sowie die Bedingungen für die CP-Verletzung auf flavourinvariante Weise ausgedrückt werden können. Anschließend weiten wir die Ergebnisse auf die EFT-Wechselwirkungen für verschiedene Szenarien der Neutrinomassen aus. Hier ändert sich die Form der EFT-Flavourinvarianten und ihre Unterdrückung mit der Skala der neuen Physik drastisch mit der untersuchten Art der Neutrinomassen. In Teil II untersuchen wir verschiedene Aspekte der Symmetriebrechung in EFTs von axionartigen Teilchen (ALPs). Wegen ihrer pseudo-Nambu–Goldstone-Natur ist eine wesentliche Eigenschaft der ALPs ihre Shiftsymmetrie (ShS). Wir formulieren flavourinvariante Ordnungsparameter der ShS, die das Powercounting der EFT führender Ordnung bei einer leicht gebrochenen ShS korrekt implementieren lassen. Mit der Hilbertreihe zählen wir die Anzahl der Operatoren, die in der ALP EFT mit und ohne ShS oberhalb und unterhalb der elektroschwachen Skala auftreten, womit wir Operatorbasen konstruieren, die Beziehungen der ShS auf höhere Ordnung verallgemeinern und die CP-verletzenden Flavourinvarianten führender Ordnung konstruieren. Die Axionlösung des starken CP-Problems kann durch neue CP-Verletzung im Ultravioletten durch kleine Instantonen gestört werden. Mit einer SMEFT-Parametrisierung der neuen CP-Verletzung zeigen wir, dass neu konstruierte CP-verletzende SMEFT-Flavourinvarianten explizit in den Instantonberechnungen auftauchen und zur Systematisierung der Berechnungen verwendet werden können, wodurch wir bessere Limits für kleine Instanton- und Flavourszenarien ableiten. / In this thesis, we use flavour invariants to systematically study solutions to problems of the Standard Model (SM) of particle physics with different effective field theories (EFTs). In Part I, we study Charge–Parity (CP) violation in the SM and SM EFT extended with light sterile neutrinos. We construct the generating set of flavour invariants in the νSM allowing us to express any observable as a polynomial of those invariants. In addition, the invariants enable us to express the conditions for CP violation in a flavour-invariant way. We extend the results to the EFT interactions with different scenarios for the neutrino masses. Here, the form of the EFT flavour invariants and their suppression with the scale of new physics changes drastically depending on the nature of the neutrino masses. In Part II, we study different aspects of symmetry breaking in the EFTs of axionlike particles (ALPs). An essential property of ALPs is their shift symmetry (ShS) due to their pseudo-Nambu–Goldstone nature. We formulate flavour-invariant order parameters of ShS, which allow us to properly impose the power counting of the leading order EFT in the presence of a softly broken ShS. Using the Hilbert series, we count the number of operators appearing in the ALP EFT with and without a ShS above and below the electroweak scale. We use this information to construct operator bases, generalise the relations imposing ShS to higher orders and construct the leading order CP-odd flavour invariants. The axion solution to the strong CP problem can be spoiled by new CP violation in the ultraviolet in the presence of small instantons. Parameterising the new CP violation in the SMEFT, we show that newly constructed CP-odd SMEFT flavour invariants, featuring the strong CP angle, explicitly appear in the instanton computations and vice-versa that they can be used to systematise the computations. Using these results, we derive bounds on different small instanton and SMEFT flavour scenarios.

The LHC (Large Hadron Collider) will have a long shut down in the years of 2019 and 2020, referred to as LS2. During this stop the LHC injector complex will be upgraded to increase the luminosities, which will be the first step of the high luminosity LHC program (which will be realized during LS3 that takes place in 2024-2026). The LHCb experiment, whose main purpose is to study the CP-violation, will during this long stop be upgraded in order to withstand a higher radiation dose, and to be able to read out the detector at a rate of 40MHz,compared to 1MHz at present. This change will improve the trigger efficiency significantly. One of the LHCb sub-detectors the Trigger Tracker (TT), will be replaced by a new sub-detector called UT. This report presents the early stage design (preparation for mock-up building) of the box that will be isolating the new UT detector from the surroundings and to ensure optimal detector operation. Methods to fulfill requirements such as light and gas tightness, Faraday-cage behavior and condensation free temperatures, without breaking the fragile beryllium beam pipe, are established. / LHC (Large Hadron Collider) kommer under åren 2019-2020 att ha ett längre driftstopp. Under detta driftstopp så kommer LHC's injektionsanordningar att uppgraderas för att kunna sätta fler protoner i circulation i LHC, och därmed öka antalet partikelkollisioner per tidsenhet. Denna uppgradering kommer att vara första steget i "High Luminocity LHC"-programmet som kommer att realiseras år 2024-2026. LHCb-experimentet, vars främsta syfte är att studera CP-brott, kommer också att uppgraderas under stoppet 2019-2020. Framför allt så ska avläsningsfrekvensen ökas från dagens 1MHz till 40MHz, och experimentet ska förberedas för de högre strålningsdoser som kommer att bli aktuella efter stoppet 2024-2026. En av LHCb's deldetektorer, TT detektorn, kommer att bytas ut mot en ny deldetektor som kallas UT. Den här rapporten presenterar den förberedande designen av den låda som ska isolera UT från dess omgivning och försäkra optimala förhållanden för detektorn. Kraven på den isolerande lådan och tillvägagångssätt för att uppfylla dessa krav presenteras. / LHCb, LS2 and LS3 Upgrade

A new measurement of the neutron electric dipole moment (nEDM) is being developed at TRIUMF, where a high density source of ultra cold neutrons (UCN) is currently under construction. A fast, high-efficiency UCN detector is needed for the experiment, and a 6-Li doped glass scintillation detector is being explored for this purpose. In this work, simulations and test measurements were carried out to optimize the light guide design for the new UCN detector. Acrylic and air-core light guides, the latter with two different reflecting surfaces, were considered. Three prototype light guides were constructed and tested, and results were compared with simulations. The best solution was found to be an acrylic guide, wrapped with mylar foil. For a guide 12 cm in length as required by the experimental layout, a lower limit of approximately 25 photoelectrons per neutron capture was established for the proposed geometry and photomultiplier configuration. / May 2016

Dans le Modèle Standard de la physique des particules, le mécanisme Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) décrit le phénomène du mélange des quarks. De ses paramètres, l'angle gamma est celui connu avec la moins grande précision. Les mesures directes donnent une incertitude d'environ 15º, importante comparée à celle sur la valeur extraite des ajustements globaux, de 3º. Pour vérifier la cohérence du Modèle Standard, gamma doit être mesuré précisément. Cela est possible en utilisant des processus au niveau des arbres, où seules des contributions du Modèle Standard sont attendues, ou avec des processus impliquant des boucles, qui peuvent être sensibles à des effets au-delà. Des différences entre la mesure de gamma avec des diagrammes en arbres et avec des boucles pourraient être donc une indication de nouvelle physique. Cette thèse présente la première mesure des observables CP dans la désintégration B0 -> DK*0. Celle-ci est sensible à gamma du fait de l'interférence entre l'amplitude des diagrammes b -> u et b -> c, au niveau des arbres. L'asymétrie CP dans le mode B0 -> D(K+K-)K*0 et le rapport des largeurs partielles avec B0 -> D(K+pi-)K*0 sont mesurés avec 1 /fb de données récoltées par l'expérience LHCb en 2011,A_KK_d = -0,452 +/- 0,230 +/- 0,025 = A_CP+,R_KK_d = 1,360 +/- 0,366 +/- 0,075 = R_CP+. L'asymétrie CP du mode supprimé B0 -> D(K-pi+)K*0 et le rapport des largeurs partielles avec le favorisé B0 -> D(K+pi-)K*0 sont mesurés avec 3 /fb de données récoltées en 2011 et 2012,A_sup_d = -0,094 +/- 0,318 = A_ADS,R_d = 0,075 +/- 0,023 = R_ADS. Les études réalisées sur le système de déclenchement hadronique de l'expérience LHCb sont aussi présentées. / In the Standard Model of particle physics, the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) mechanism describes the quark mixing effect. The CKM gamma angle is one of the parameters of the Standard Model that are known less accurately. Direct measurements give an uncertainty of around 15º, large with respect to the uncertainty on the value extracted from global fits, of 3º. In order to test the Standard Model consistency, the gamma angle needs to be measured precisely. This can be done using processes at the tree-level, where only Standard Model contributions are expected, or using processes involving loop diagrams, which can be sensitive to physics beyond the Standard Model. Differences in the gamma measurement from tree and loop diagrams would be an indication of new physics. This thesis presents the first measurement of the CP observables in the B0 -> DK*0 decay. Sensitivity to gamma arises from the interference of the b -> u mediated amplitude with the b -> c one, at the tree-level. The CP asymmetry of the B0 -> D(K+K-)K*0 mode and the partial width ratio of this channel with respect to B0 -> D(K+pi-)K*0 are measured using 1 /fb of data collected by the LHCb experiment in 2011,A_KK_d = -0.452 +/- 0.230 +/- 0.025 = A_CP+,R_KK_d = 1.360 +/- 0.366 +/- 0.075 = R_CP+. The CP asymmetry of the suppressed B0 -> D(K-pi+)K*0 mode and the partial width ratio with respect to the favoured B0 -> D(K+pi-)K*0 are measured using the total 3 /fb of data collected in 2011 and 2012,A_sup_d = -0.094 +/- 0.318 = A_ADS,R_d = 0.075 +/- 0.023 = R_ADS. In addition, the studies performed on the hardware hadronic trigger of the LHCb experiment are also presented.

Nous étudions la sensibilité de Belle II avec 50 ab-1 de données sur l'angle βc du triangle d'unitarité, avec une mesure en fonction du temps de l'asymétrie de CP dans les désintégrations des mésons D0. Nous montrons que cette mesure est limitée statistiquement, avec une incertitude totale attendue de l'ordre de 3°. La mesure de βc nécessite la reconstruction de trajectoires de particules de très faible impulsion, impactée par le bruit de fond induit par SuperKEKB. Deux échelles PLUME vont être utilisées pour étudier ce bruit de fond. Ici, une étude des performances de PLUME est effectuée. Ainsi, la résolution spatiale avec des traces à 0° et 36° est mesurée, de 1,8 µm et 3,5µm respectivement. Par ailleurs nous proposons d'améliorer la mesure des faibles impulsions en utilisant la charge déposée par la particule dans le trajectomètre interne au silicium. L'estimateur permet d'améliorer par 2% la résolution sur l'impulsion pour les particules n'atteignant pas le trajectomètre interne. / We are studying the sensitivity of Belle II with 50 ab-1 data to the βc angle of the c-u unitarity triangle, with a time-dependent measurement of the CP asymmetry in the D0 decays. We show that such a measurement is still statistically limited, with a total expected incertitude of 3°.This measurement relies on the reconstruction of soft momenta, impacted by the SuperKEKB induced background.Two PLUME ladders will be used to study this background, therefore a study on the performances of PLUME was performed. The spatial resolution is of 1.8 µm and 3.5 µm for 0° and 36° tilted tracks respectivelly.We also propose to improve the estimation of soft momenta using the energy depositions of charged particles in the silicon layers of the inner tracker. Our estimator improves by approximately 2 % the resolution on momentum for particles which do not penetrate the central tracking system.

Le travail présenté dans cette thèse concerne l’étude des désintégrations en trois corps sans quark charmé des mésons beaux neutres, dont l’état final contient un K0S. Ce travail de recherche s’est réalisé dans le cadre de l’expérience LHCb au LHC, en analysant un échantillon d’événements de 3 fb−1 collecté dans le Run I du LHC. L’analyse d’amplitude de la désintégration B0→K0Sπ+π− représente la partie principale de ce travail de thèse. La mesure des amplitudes est effectuée au moyen d’une étude du plan de Dalitz de la désintégration intégrée dans le temps sans étiquetage de la saveur de la particule belle. Nous avons mesuré les rapports d’embranchements relatives des désintégrations quasi-deux-corps à partir de cette analyse de Dalitz. Egalement, nous avons mesuré l’asymétrie CP directe des désintégrations quasi-deux-corps B0→K*+(892)π−, B0→K0*+(1430)π−, B0→K2*+(1430)π− et B0→f0(980)K0S. Nous avons observé pour la première fois l’asymétrie CP directe dans la désintégration B0→K*+(892)π− avec une signifiance supérieure à cinq déviations standard. Cette mesure est en accord avec la moyenne mondiale, avec une précision améliorée. / Studies of charmless three-body decays of the neutral B mesons with a K0S in the final state are presented in this thesis. The analyses are performed with the full statistics recorded by the LHCb spectrometer during the Run I of the LHC. The amplitude analysis of the decay B0→K0Sπ+π− represents the main part of this thesis analysis. A time-integrated untagged Dalitz-Plot analysis of the decay is performed. The fit fractions of the quasi-two-body decays are obtained. Likewise, the direct CP asymmetries of the quasi-two-body decays B0→K*+(892)π−, B0→K0*+(1430)π−, B0→K2*+(1430)π− and B0→f0(980)K0S are obtained. The largest sensitivity is obtained for ACP (B0→K*+(892)π−). This measurement is the first observation of the CP asymmetry with a significance larger then five standard deviations. The measurement is in agreement with the world average, with an improved precision.

Pourquoi reste-t-il de la matière dans l’univers ?Depuis la découverte de l’anti-matière, miroir de la matière dont nous sommes constitués et s’annihilant de prime abord parfaitement avec cette dernière, ce mystère stimule l’étude des propriétés communes et distinctes entre particules et anti-particules.<p><p>Dans ce cadre, il a été établi au vu des interactions dites de jauge (en particulier les interactions électrofaibles) que la symétrie intrinsèque entre particules et anti-particules est la combinaison subtile du conjugué de charge (C) et de la parité d’espace (P) :la symétrie CP. Ainsi, un comportement distinct entre matière et anti-matière est caractérisé au niveau fondamental par une violation de CP.<p>D’une part, une telle violation a été mise en évidence expérimentalement dans la désintégration de mesons K et B, où la production de particules dans certains canaux est favorisée. D’autre part, la violation de CP est l’une des conditions requises à la création d’un excès de matière durant l’évolution de l’univers. <p><p>Dans la présente thèse, nous étudions deux aspects de cette asymétrie entre matière et anti-matière.<p>Tout d’abord, un scénario de création d’un excès de matière dans l’évolution de l’univers basé sur la désintégration de neutrinos lourds est étudié. Les récents résultats expérimentaux sur l’existence d’une masse pour les neutrinos rendent très attractif ce scénario. Bien que le schéma général repose uniquement sur les interactions liées à la masse des particules (secteur scalaire), nous le prolongeons ici dans la perspective plus naturelle de l’unification des interactions de jauge, seule motivation complète à l’inclusion de neutrinos lourds dans le spectre des particules. L’inclusion d’interactions de jauge liées aux neutrinos lourds complète ainsi la description. Les résultats tirés sur les paramètres de masse des neutrinos, grandes inconnues de la physique des particules, s’en voient modifiés de manière importante.<p><p>Ensuite, la question de l’origine de la violation de CP est posée. En effet, dans la description standard des interactions faibles, la violation de CP est explicite et résulte uniquement de la liberté pour les couplages de masse (couplages de Yukawa) d’être des nombres complexes. Ainsi, aucune compréhension fondamentale sur la différence de comportement entre particules et anti-particules n’est apportée.<p>Nous proposons dans ce sens une source de violation de CP par la compactification d’une théorie de jauge dans un espace de dimensions étendues. A partir de couplages réels, une valeur classique de la composante supplémentaire des bosons de jauge fournit une masse effective complexe aux fermions. Les conditions de l’obtention d’une violation de CP physique sont alors étudiées. Nous identifions la structure minimale pour rendre compte des interactions électrofaibles tout en incluant une source de violation de CP dans ce contexte. L’unification avec les interactions fortes est alors établie dans une structure qui apporte une lumière différente sur les schémas d’unification usuels.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished