Dans cette thèse sont présentées plusieurs études relatives aux désintégrations de mésons Bd et Bs en trois corps sans charme avec un KS dans l'état final.Ces analyses portent sur des données collectées par l'expérience LHCb durant le Run I du LHC, et qui correspondent à une luminosité intégrée de 3 fb-1.Une première analyse consiste à la mesure des rapports d'embranchements des modes B(d,s) -> KSh+h'-, ou h(') désigne un kaon ou un pion.Les mesures précédemment effectuées par LHCb de ces rapports d'embranchement, relativement à celui du mode Bd->KSpi+pi-, sont actualisées.Le but principal de cette analyse est la recherche du mode Bs -> KSK+K-, qui n'a jamais encore été observé.Les rapports d'embranchements, relativement à celui de Bd -> KSpi+pi-, sont mesurés : B(Bs->KSpi+pi-)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.26 +/- 0.04(stat.) +/- 0.02(syst.) +/- 0.01(f_s/f_d) B(Bd->KSKpi)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.17 +/- 0.02(stat.) +/- 0.00(syst.) B(Bs->KSKpi)/B(Bd->KSpi+pi-) = 1.84 +/- 0.07(stat.) +/- 0.02(syst.) +/- 0.04(f_s/f_d) B(Bd->KSKK)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.59 +/- 0.02(stat.) +/- 0.01(syst.)Une première observation de Bs->KSK+K-, correspondant à une significance globale de 3.7 sigmas, est effectuée.Une analyse du plan de Dalitz indépendante du temps et sans étiquetage de saveur du canal Bd -> KSK+K- est effectuée en utilisant l'approche isobare.Les rapports d'embranchement des désintégration quasi-deux-corps des canaux Bd->KS phi, Bd->KS f'2(1525) et Bd->KS chic0 sont mesurés.Ils sont compatibles avec des mesures précédentes effectuées par Babar. / This dissertation presents several studies of the decays of both Bd and Bs mesons to charmless three-body final states including a KS meson.They use the data recorded by the LHCb experiment during Run I of LHC, corresponding to an integrated luminosity of 3 fb-1.A first analysis consists of the measurement of the branching fractions of B(d,s)->KSh+h'- decays, where h(') designates a kaon or a pion.Preceding LHCb measurements of branching fractions for all decay channels, relative to that of Bd->KSpi+pi-, are updated.Furthermore, the primary goal of this analysis is to search for the, as yet, unobserved decay Bs->KSK+K-.The relative branching fractions are measured to be: B(Bs->KSpi+pi-)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.26 +/- 0.04(stat.) +/- 0.02(syst.) +/- 0.01(f_s/f_d) B(Bd->KSKpi)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.17 +/- 0.02(stat.) +/- 0.00(syst.) B(Bs->KSKpi)/B(Bd->KSpi+pi-) = 1.84 +/- 0.07(stat.) +/- 0.02(syst.) +/- 0.04(f_s/f_d) B(Bd->KSKK)/B(Bd->KSpi+pi-) = 0.59 +/- 0.02(stat.) +/- 0.01(syst.) A first observation of Bs->KSK+K- is reported with a global significance of 3.7 sigmas.A flavour-untagged, time-independent Dalitz-plot analysis of Bd->KSK+K- is presented, using the isobar approach.The quasi-two-body branching fractions of Bd->KS phi, Bd->KS f'2(1525), and Bd->KS chic0 are measured.They are compatible with previous measurements from Babar.

D'après le Modèle standard, l'asymétrie CP dépendante du temps est la même dans les canaux de désintégration Bd0 -> J/Psi KS0 et Bd0 -> Phi KS0 et donne accès à sin(2 beta). Un écart entre les asymétries CP mesurées dans ces deux canaux signerait la présence phénomènes au-delà du Modèle standard. Ma thèse étudie la sensibilité de l'expérience LHCb à une telle différence en estimant l'erreur statistique avec laquelle elle mesurera sin(2 beta) dans le canal Bd0 -> Phi KS0. Le nombre d'événements de bruit de fond simulés est trop faible en regard de la statistique annuelle pour obtenir des évaluations précises. Nous avons développé plusieurs approches pour améliorer ces évaluations. Cette étude a été menée dans le cadre du détecteur LHCb classique, puis dans celui du détecteur réoptimisé. Nous prédisons dans les cas les plus optimistes une erreur statistique sur sin(2 beta) de 0.56 dans le cadre classique et de 0.29 dans le cadre réoptimisé.

Grâce a la grande section efficace de production de paires b \bar b, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutre changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette these porte sur l'analyse des événements B0 → K∗ 0 e+e− qui permettent de mesurer la fraction de photon avec une polarisation droite et donc de rechercher des signaux de nouvelle physique émis dans la transition b → sγ . En effet, dans le Modele Standard, la polarisation des photons est gauche. La paire e+e−, lors que la masse invariante de la paire de leptons est basse, provient d'un photon virtuel et permet donc de sonder la polarisation de celui-ci. Cette mesure se fait grâce a l'étude des distribution angulaires de cette désintégration a quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000 MeV/c2 . En effet, cette désintégration n'a jamais été observée dans cette région, y compris auprès des usines a B a cause du très faible rapport d'embranchement. Cette analyse comportant des électrons de basse impulsion transverse est expérimentalement complexe dans un environnement tel que celui du LHC. La mesure est faite relativement au rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacites. Le résultat, repose sur les donnees collectees par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb−1 : B(B 0 → K∗ 0 e+e−)30−1000 MeV/c = (3.19+0.75 −0.68 (stat) ± 0.22(syst) ± 0.15(PDG)) × 10− 7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B0 → J/ψ (e + e−)K∗0 . La dernière partie de la thèse porte sur des études Monte Carlo qui montrent que la précision sur la fraction de photon avec une polarisation droite que l'on peut espérer obtenir avec l'inclusion des données de 2012 est d'environ 0.1, comparable a la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes differentes.

Cette thèse présente la mise en oeuvre de la méthode de Gronau-London-Wyler (GLW) pour les désintégrations B-> D*K. Elle s'inscrit dans le cadre de la mesure de l'angle gamma du triangle d'unitarité de la matrice CKM. Les données utilisées proviennent de l'expérience babar. Après une revue de la violation de CP dans le Modèle Standard, les principaux moyens utilisés à l'heure actuelle pour mesurer l'angle gamma sont décrits, avec un intérêt particulier pour la méthode GLW. L'analyse des modes B-> D*K est ensuite présentée. Elle repose sur une sélection optimisée pour maximiser la sensibilité au signal. Un ajustement par maximum de vraisemblance permet de mesurer les quatre observables GLW $\mathcal A_{\CP\pm}^*$ et $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ reliées à l'angle gamma. Les résultats obtenus sur les Runs 1 à 5 de BaBar, correspondant à 347 fb$^{-1}$, soit environ $381\times 10^6$ paires $B\bar B$, sont $\mathcal A_{\CP+}^*=-0,114\pm0,089\pm0,007$, $\mathcal A_{\CP-}^*=0,060\pm0,099\pm0,016$, $\mathcal R_{\CP+}^*=1,313\pm0,132\pm0,029$, $\mathcal R_{\CP-}^*=1,081\pm0,119\pm0,034$. Traduits en terme de coordonnées cartésiennes $x_\pm^*$ afin de faciliter la comparaison avec la méthode de Dalitz, ils mènent à $x_+^*=0,112\pm0,061\pm0,012$, $x_-^*=0,004\pm0,059\pm0,012$. Ces valeurs obtenues sont compatibles avec les mesures précédentes de babar et Belle. La prise en compte des modes $D*->D0gamma$ permet d'améliorer la précision, par une réduction de l'incertitude d'un facteur deux pour les observables de CP paire et d'un facteur trois pour celles de CP impaire. La précision obtenue sur les coordonnées cartésiennes est meilleure que celle provenant de la combinaison des mesures des analyses de Dalitz de BaBar et Belle. La statistique utilisée ne permet pas d'attendre avec $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ une précision suffisante sur $r_B^*$ afin d'en déduire une contrainte sur gamma avec la méthode GLW seule. Néanmoins la combinaison de cette mesure avec celles issues des analyses de Dalitz déjà disponibles permettra de l'améliorer.

Une mesure de l'asymétrie de CP dépendante du temps des désintégrations radiatives B0 en KS pi+ pi- gamma, est effectuée à partir d'un échantillon de 470.9 millions d'événements Upsilon(4S) en BBbar enregistrés par le détecteur BaBar auprès du collisionneur asymétrique Pep-II situé au SLAC. En utilisant les événements satisfaisant m(K pi pi)<1.8 GeV/c^2, 0.60.945 GeV/c^2, les paramètres de violation de la symétrie de CP ainsi obtenus sont S(KS pi+ pi- gamma) = 0.137 pm 0.249 + 0.042 - 0.033 et C(KS pi+ pi- gamma) = -0.390 pm 0.204 + 0.045 - 0.050. À partir de ces résultats la valeur de l'asymétrie de CP dépendante du temps reliée aux états propres de CP Rho0 KS, est extraite: S(KS Rho0 gamma) = 0.249 pm 0.455 + 0.076 - 0.060. Cette observable apporte de l'information relative aux états de polarisation du photon dans les processus sous-jacents de transitions radiatives b en s gamma. En utilisant l'hypothèse de conservation de la symétrie d'isospin, l'extraction de S(KS Rho0 gamma) à partir S(KS pi+ pi- gamma) est effectuée à partir de l'étude des désintégrations B+ en K+ pi+ pi- gamma, où les amplitudes des différentes résonances intermédiaires Rho0 K+, Kstar0 pi+ et (K pi) S-wave pi+, contribuant au système K pi pi, sont mesurées. Cette étude, en plus de l'information nécessaire à l'extraction de S(KS Rho0 gamma), a permis d'extraire les contributions relatives des résonances kaoniques au système K pi pi, ainsi que les fractions globales des modes résonants Rho0 K+, Kstar0 pi+ et (K pi) S-wave pi+, constituant une source d'information utile à d'autres études sur la polarisation du photon.

Des progrès expérimentaux importants sont en cours dans l’étude des désintégrations rares de mésons contenant un quark beau et impliquant un quark étrange et une paire de leptons. Le travail présent mesure la portée indirecte de ces progrés sur des extensions supersymétriques du modèle standard. Même dans des modèles contraints, les limites indirectes ainsi obtenues peuvent dans certains cas être plus fortes que celles provenant de la recherche directe de particules supersymétriques. La précision gagnée par les facteurs de forme et les corrections d’ordre supérieur nouvellement implémentés dans le programme public ”SuperIso” montrent alors leur importance. / There are fast progresses in the experimental study of rare decay sof mesons containing a b-quark, and involving a pair of leptons and an s-quark. The present work measures the indirect implications of these progresses on the supersymmetric extensions of the Standard Model. Even within constrained models, the indirect limits obtained in this way can in some cases be stronger than those coming from direct searches of supersymmetric particles. The accuracy gained by the form factors and higher order corrections newly implemented in the public code ”SuperIso” are then fully relevant.

Les détecteurs gazeux à micropistes (MSGC) ont fait l'objet d'un vaste programme de recherche et développement dans le but de les qualifier pour équiper le trajectographe de l'expérience Compact Muon Solenoid (CMS) installée sur l'un des 4 points d'interaction du collisionneur proton proton de 14 TeV: le Large Hadron Collider (LHC) en construction au CERN. Les points étudiés les plus critiques pour que les MSGC et leurs variantes telles que les grilles de multiplication d'électrons (GEM) fonctionnent dans l'environnement difficile du LHC sont: la tenue aux flux de particules très ionisantes, le vieillissement dû aux radiations ainsi que la rapidité du signal pour un déclenchement à 40 MHz. Les paramètres importants pour l'optimisation du gain de ces détecteurs sont le mélange de gaz, la résistivité des substrats qui constituent le support des détecteurs et le métal des pistes. L'étude de ces paramètres a permis de définir le détecteur gazeux qui assure une stabilité de fonctionnement avec un gain constant pendant dix ans de collisions LHC. Il se compose de deux étages de multiplication d'électrons dans le gaz (amplification), associant un détecteur MSGC à un détecteur GEM. <br /> L'expérience BaBar, installée sur l'anneau PEP II à SLAC, a été conçue pour étudier la violation de CP dans le système des mésons B. Les premières collisions e+ e- ont été enregistrées en mai 1999. En août 2006, la luminosité intégrée enregistrée par l'expérience s'élevait à plus de 390 fb-1 dont 350 fb-1 à la résonance Y(4S) correspondant à plus de 385 millions de désintégrations e+ e- -> Y(4S)->BB. Dès les conférences de l'été 2001, la collaboration BaBar avait pu présenter la première observation significative de la violation de CP dans le secteur des B. Avec l'accumulation des données, la précision statistique de cette mesure s'est améliorée de plus qu'un facteur 4 et la précision systématique de près d'un facteur 3. Le grand nombre de désintégrations BB permet aussi de construire un échantillon de données où un premier méson B est totalement reconstruit. Les paramètres du second B sont alors calculés à partir de ceux des faisceaux et du premier B. Grâce à cet échantillon, la détermination du nombre de charme moyen (le nombre de quarks c produits dans les désintégrations des mésons B) avec les mesures inclusives des désintégrations des mésons B- et B0 en mésons D et Ds et baryons charmés Λc a pu être effectuée séparément pour les mésons B chargés et neutres en s'affranchissant d'un grand nombre d'hypothèses ainsi que des erreurs systématiques qui en découlent. Avec le même échantillon de données, la mesure des rapports d'embranchement des modes B- ->D0(* , **)pi - et B 0->D+(* , **)pi- a été effectuée avec une méthode originale dans BaBar, celle de la masse manquante. Dans le système du second B, les rapports d'embranchement ont été mesurés en calculant la masse manquante au pi -, qui est le module du quadrivecteur impulsion manquant (les quadrivecteurs impulsion du Y(4S), du premier méson B et du pi- étant déterminés). Ceci a permis d'améliorer la précision de la mesure en réduisant la contribution des incertitudes systématiques. Cette mesure ainsi que la mesure du taux de charme permettent respectivement de contraindre l'hypothèse de la factorisation dans les calculs de la Heavy Quark Effective Theory (HQET), et les paramètres de la chromodynamique quantique (QCD), tels que le rapport des masses des quarks et l'échelle de renormalisation.

La recherche indirecte des effets de la physique au-delà du Modèle Standard à travers les processus de la saveur est complémentaire aux efforts au LHC pour observer directement la nouvelle physique. Dans cette thèse nous discutons plusieurs scénarios au-delà du Modèle Standard (a) en utilisant une approche basée sur les théories de champs effective et (b) en considérant des extensions explicites du Modèle Standard, à savoir les modèles à deux doublets de Higgs et les scénarios postulant l'existence des bosons leptoquarks scalaires à basse énergie. En particulier, nous discutons le phénomène de la brisure de l'universalité des couplages leptoniques dans les désintégrations basées sur les transitions b → sℓℓ et b → cτν, et la possibilité de chercher les signatures de la violation de la saveur leptonique à travers les modes de désintégration similaires. Une proposition pour tester la présence d'un boson pseudoscalaire léger à travers les désintégrations des quarkonia est aussi présentée. / Indirect searches of physics beyond the Standard Model through flavor physics processes at low energies are complementary to the ongoing efforts at the LHC to observe the New Physic phenomena directly. In this thesis we discuss several scenarios of physics beyond the Standard Model by (a) reusing the effective field theory approach and (b) by considering explicit extensions of the Standard Model, namely the two-Higgs doublet models and the scenarios involving the low energy scalar leptoquark states. Particular emphasis is devoted to the issue of the lepton flavor universality violation in the exclusive decays based on b → sℓℓ and b → cτν, and to the possibility of searching for signs of lepton flavor violation through similar decay modes. A proposal for testing the presence of the light CP-odd Higgs through quarkonia decays is also made.