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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.

Ce travail de thèse présente une recherche expérimentale de particules supersymétriques, les<br />charginos et neutralinos, avec le détecteur L3 auprès du collisionneur e+e- LEP à une énergie<br />dans le centre de masse de s = 161, 172 et 183 GeV. Dans le cadre de la conservation de la<br />R-parité, les événements recherchés ont une énergie manquante significative emportée par la<br />plus legère des particules supersymétriques (LSP), ce qui permet de les distinguer des<br />événements standards. Pour cela, un ensemble de sélections qui optimisent le rapport<br />signal sur bruit est mis au point pour chaque type de signal à chaque énergie. L'absence<br />d'excès d'événements par rapport aux prédictions du modèle standard permet de mettre des<br />limites sur les sections efficaces de production des charginos et neutralinos. Interprétés<br />dans le cadre du MSSM contraint, ces resultats, combinés avec les recherches de sleptons<br />effectuées parallèlement dans la collaboration L3, permettent de mettre des limites inférieures<br />sur la masse des charginos et neutralinos ; en particulier, on exclut à 95% de niveau de confiance<br />un neutralino plus léger que 25.9 GeV/c2. Ceci a des conséquences importantes sur<br />l'interprétation de la matière cachée de l'univers. La recherche d'événements à énergie<br />manquante implique une bonne hermiticité du détecteur. A ce titre, fin 1995, un calorimètre<br />électromagnétique supplémentaire a été installé dans l'expérience L3. On présente l'utilisation,<br />l'amélioration des performances et la calibration de ce détecteur constitué de modules fait<br />en Plomb avec des fibres scintillantes (SPACAL).

Cette thèse est construite sur la violation du nombre baryonique et donc de la R-parité<br />Rp, toutes deux possibles dans le cadre du Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM).<br />Cette simple supposition conduit à des signatures de désintégration de particules<br />supersymétriques radicalement différentes des signatures étudiées jusqu'à présent et<br />ouvre des perspectives inattendues à la recherche de supersymétrie.<br />Nous développerons tout au long de cet ouvrage les conséquences phénoménologiques de<br />cette hypothèse, les signatures expérimentales possibles dans des collisions e+e- et la<br />mise en place d'un protocole d'analyse visant à isoler celles-ci dans les données collectées<br />entre 1997 et 2000 par l'expérience L3 installée auprès du collisionneur LEP.<br />Les résultats obtenus ainsi que leur interprétation dans le cadre du MSSM contraint<br />seront également détaillés.<br />A titre de validation des méthodes de recherche développées, une mesure de la section<br />efficace du processus e+e- -> ZZ -> q qbar q' q'bar, a été également effectuée.

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.

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