A general analysis of the photon and lepton polarizations in the rare Bs &amp / #8594 / &amp / #61543 / l+l- decay by using the most general model independent form of the effective Hamiltonian is presented. The total and the differential branching ratios for these decays, when photon is in the positive and negative helicity states, are studied. The sensitivity of &quot / photon polarization asymmetry&quot / and the longitudinal, transverse and normal polarization asymmetries of final state leptons, as well as lepton-antilepton combined asymmetries in Bs &amp / #8594 / &amp / #61543 / l+l- decay to the new Wilson coefficients are also investigated. It is shown that all these physical observables are very sensitive to the existence of new physics beyond SM and their experimental measurements can give valuable information about it.

Grâce à la grande section efficace de production de paires bb, LHC offre une excellente occasion de faire des études de courants neutres changeant la saveur. Ces transitions sont sensibles aux effets de nouvelle physique. Cette thèse porte sur l'analyse des événements B->K*ee 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 ->s. En effet, dans le Modèle 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 à l'étude des distribution angulaires de cette désintégration à quatre corps. Une première étape est la mesure du rapport d'embranchement dans le domaine de masse 30-1000MeV=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 B->J/Psi(ee)K*. En effet, cela permet de s'affranchir de nombreux effets expérimentaux ainsi que de la détermination absolue des efficacités. Le résultat, repose sur les données collectées par LHCb en 2011 et correspondant a une luminosité intégrée de 1 fb-1: B(B->K*ee)30-1000MeV = (3:19+0:75-0:68(stat) +/- 0:21(syst) =/-0.15(PDG)) x10-7 en utilisant la valeur PDG pour le rapport d'embranchement de la désintégration B->J/Psi(ee)K*. 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 à la moyenne mondiale obtenue avec des méthodes différentes. / The high bb cross section produced by the LHC offers an excellent opportunity for thestudy of flavour changing neutral current B decays, where the effects of new physics can be probed. This thesis presents an analysis of the rare decay B->K*ee which can be used to measure the polarisation of the photon in the b -> s transition. When the dilepton mass is low, the ee pair comes predominantly from a virtual photon, and the polarisation can be accessed via an angular analysis. It is predicted to be predominantly left handed in the Standard Model, and therefore an enhanced right handed amplitude would be a sign of new physics. A first step is to measure the branching fraction in the dilepton mass range, 30 MeV to 1 GeV. This decay has not yet been observed in this region, due to its small branching ratio. The analysis involves electrons with low transverse momentum, and is thus experimentally complex in the hadronic environment at the LHC. The branching ratio is measured relative to that of B->J/Psi(ee)K*, which eliminates both certain experimental effects, and the need to determine absolute effciencies. The result is obtained with an integrated luminosity of 1 fb-1 of pp collisions, collected by LHCb during 2011 and is found to be:B(B->K*ee)30-1000MeV = (3:19+0:75-0:68(stat) +/- 0:21(syst) =/-0.15(PDG) x10-7 when using the PDG value for the B->J/Psi(ee)K* branching ratio. The last part of the thesis presents Monte Carlo studies, showing that with the inclusion of the 2012 data sample, the expected sensitivity on the fraction of right handed polarisation is approximately 0.1, which is comparable with the world average obtained with different methods.

Les désintégrations charmées rares interviennent principalement via des courants neutres changeant la saveur (FCNC). Le Modèle Standard (SM) n'autorise les courants qu'au niveau des boucles. Dans les désintégrations du charme, les FCNC sont sujets à une très efficace suppression de GIM. Des processus très rares sont donc à considérer. Ils sont d'excellents outils pour la recherche Nouvelle Physique (NP) au-delà du SM. Les particules de NP pourraient devenir détectables en écartant des observables telles que des rapports de branchement et des asymétries CP et angulaires prévisions de le SM. Le sujet principal de cette thèse est la mesure du rapport de branchement D0->K-π+ρ/ω(->µ+µ-). Il sera précieux en particulier en tant que mode de normalisation lors de l'étude de toutes les désintégrations D0 -> h-h’+ µ+µ- : D0 -> K-π+µ+µ-, D0 -> π+π-µ+µ-, D0 -> K+K-µ+µ- et D0 -> K+π-µ+µ-. En utilisant 2/fb de données collectées par LHCb en 2012, nous mesurons: B(D0 -> K-π+ ρ/ω (->µ+µ-)) = (4.37± 0.12(stat.) ±0.53(syst.)) ×10^-6. C'est la toute première mesure de ce mode. Nous avons également étudié la sensibilité qu'attendra LHCb dans les modes D0 -> h-h’+ µ+µ- pour la mesure de rapport des branchements totaux et partiels, et pour celle d'asymétries, avec les échantillons de données qui seront collectés d'ici 10 ans. Par ailleurs, nous avons déterminé les incertitudes systématiques touchant les recherches de désintégrations à trois corps, D+(s) -> π+µ+µ- et D+(s) -> π-µ+µ+, effectués par LHCb dans les données recueillies en 2011 (1/fb). Enfin, les tests effectués sue les prototypes des cartes d'électronique embarquée qui assureront la lecture des calorimètres de l'expérience le LHCb mise à jour sont présenté dans cette thèse. / Rare charm decays proceed mostly through the c -> u Flavor Changing Neutral Current (FCNC), which is possible only at loop level in the Standard Model (SM). In charmed decays, FCNCs are subject to a very efficient GIM suppression, leading to very rare processes. Consequently, rare charm decays are good tools to probe to New Physics (NP) beyond the SM. NP particles could become detectable by causing observables such as branching ratios and CP or angular asymmetries to deviate from the SM predictions. The main subject of this thesis is the measurement of the branching ratio of the D0 -> K-π+ ρ/ω (->µ+µ-) mode. It will be precious in the future, in particular as a normalization mode in the study of all: D0 -> h-h’+ µ+µ- decays D0 -> K-π+µ+µ-, D0 -> π+π-µ+µ-, D0 -> K+K-µ+µ- and D0 -> K+π-µ+µ-. Using 2/fb of 2012 LHCb data we find: B(D0 -> K-π+ ρ/ω (->µ+µ-)) = (4.37± 0.12(stat.) ±0.53(syst.)) ×10^-6. This is the first measurement of this mode. We also determined sensitivities to total and partial branching fractions and asymmetries in D0 -> h-h’+ µ+µ- decays with future LHCb datasets. In addition, the systematic uncertainties affecting the searches for the 3-body decays, D+(s) -> π+µ+µ- and D+(s) -> π-µ+µ+, carried out by LHCb based on the data collected in 2011 (1/fb). Finally, the results of the tests of front-end electronic board for the Upgrade of LHCb are presented.

Neutrinos are the perfect cosmic messengers when it comes to investigating the most violent and mysterious astronomical and cosmological events in the Universe. The interaction probability of neutrinos is small, and the flux of high-energy neutrinos decreases quickly with increasing energy. In order to find high-energy neutrinos, large bodies of matter needs to be instrumented. A proposed detector station design called ARIANNA is designed to detect neutrino interactions in the Antarctic ice by measuring radio waves that are created due to the Askaryan effect. In this paper, we present a method based on state-of-the-art machine learning techniques to reconstruct the direction of the incoming neutrino, based on the radio emission that it produces. We trained a neural network with simulated data, created with the NuRadioMC framework, and optimized it to make the best possible predictions. The number of training events used was on the order of 106. Using two different emission models, we found that the network was able to learn and generalize on the neutrino events with good precision, resulting in a resolution of 4-5°. The model could also make good predictions on a dataset even if it was trained with another emission model. The results produced are promising, especially due to the fact that classical techniques have not been able to reproduce the same results without having prior knowledge of where the neutrino interaction took place. The developed neural network can also be used to assess the performance of other proposed detector designs, to quickly and reliably give an indication of which design might yield the most amount of value to the scientific community. / Neutriner är de perfekta kosmiska budbärarna när det kommer till att undersöka de mest våldsamma och mystiska astronomiska och kosmologiska händelserna i vårt universum. Sannolikheten för en neutrinointeraktion är dock liten, och flödet av högenergetiska neutriner minskar kraftigt med energin. För att hitta dessa högenergetiska neutriner måste stora volymer av materia instrumenteras. Ett förslag på en design för en detektorstation kallas ARIANNA, och är framtagen för att detektera neutrinointeraktioner i den antarktiska isen genom att mäta radiopulser som bildas på grund av Askaryan-effekten. I denna rapport presenterar vi en metod baserad på toppmoderna maskininlärningstekniker för att rekonstruera riktningen på en inkommande neutrino, utifrån den radiostrålning som produceras. Vi tränade ett neuralt nätverk med simulerade data, som skapades med hjälp av ramverket NuRadioMC, och optimerade nätverket för att göra så bra förutsägelser som möjligt. Antalet interaktionshändelser som användes för att träna nätverket var i storleksordningen 106. Genom att undersöka två olika emissionsmodeller fann vi att nätverket kunde generalisera med god precision. Detta resulterade i en upplösning på 4-5°. Modellen kunde även göra goda förutsägelser på en datamängd trots att nätverket var tränat med en annan emissionsmodell. De resultat som metoden framtog är lovande, särskilt med avseende på att tidigare klassiska metoder inte har lyckats reproducera samma resultat utan att metoden redan innan vet var i isen som neutrinointeraktionen skedde. Nätverket kan också komma att användas för att utvärdera prestandan hos andra designförslag på detektorstationer för att snabbt och säkert ge en indikation på vilken design som kan tillhandahålla mest vetenskapligt värde.