Les désintégrations B->l l sont supprimées d'hélicité et se produisent à travers des courants neutres changeant la saveur. Elles sont donc extrêmement rares dans le modèle standard (MS). La physique au-delà du MS pourrait donc modifier substantiellement la valeur des rapports d'embranchement prédits par le MS. Ces prédictions étant très précises, mesurer leur valeurs constitue un test incontournable du MS.Les travaux présentés dans cette thèse ont contribué à l'établissement de la première évidence de la désintégration Bs->mu mu avec LHCb. Une méthode statistique a ete développée pour extraire et combiner les limites sur les rapports d'embranchement et calculer la signifiance des signaux. A partir de ces acquis statistiques, une méthode originale a été conçue pour re-optimiser les catégories dans lesquelles les candidats sont classés améliorant ainsi la sensibilité de l'analyse de 14%. D'autre part, une étude sur la phénoménologie des interférences entre le mélange de saveur des mésons Bs et leur désintégration a mis en évidence une subtile dépendance de l'analyse avec le modèle physique considéré. La prise en compte de cette dépendance permet de contraindre plus fortement la nouvelle physique. Enfin une méthode de reconstruction topologique inclusive des évènements a été développée et testée, notamment pour reconstruire les candidats Bs->tau tau avec tau->pi pi pi nu. / The B->l l decays are helicity suppressed and process through flavour changing neutral currents. They are extremely rare in the standard model (SM). Thus physics beyond SM could modify their branching ratio up to an observable level. As the theoretical predictions are very precise, these modes are golden channels to probe the SM.The works presented in this thesis have contributed to the establishment of the first evidence of the Bs->mu mu decay. A statistical method has been built to extract and combine limits on the decays branching fraction and to compute signals significance. On the basis of this work, an original method was developed to re-optimised the categories used to classified the candidates which improved the analysis sensitivity by 14%. A study of the interplay between the flavour mixing of the Bs and its decay demonstrated that the analysis results are model dependent. Accounting for this dependency allows to improve constraints on new physics. Finally, an inclusive topological reconstruction was developed and tested in particular to reconstruct Bs->tau tau candidates with tau->pi pi pi nu.

In this thesis, we applied Light Cone QCD sum rules (LCSR) to several problems in meson physics. Semileptonic B-&gt / eta l v decays are important to get information on Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix elements. We calculated form factors of this decay in LCSR frame. Our results are confirmed by later studies and these similar studies had been used for enhancing result on b to u quark transition matrix element of CKM matrix by BaBar collaboration. We used LCSR method also for calculating coupling constant of radiative rho -&gt / eta photon decay since the analysis of the vector particle to pseudoscalar particle radiative decay with eta and eta&#039 / mesons in final state can provide insights to the long standing issue of the eta and eta&#039 / mixing. Our result g_{rho eta photon}=(1.4 &plusmn / 0.2) is very close to experimental value g_{ rho eta photon} = (1.42 &plusmn / 0.12). We also calculated magnetic moment of the rho meson in LCSR frame which is an important parameter since it is strongly related to internal structure of hadron. Our result 2.3 &plusmn / 0.5 in units of (e/2m_rho), is in better agreement with lattice QCD results than traditional QCD sum rules. Quark contents of light scalar mesons are still under debate and we analyzed phi -&gt / K K decays which is important for understanding the quark content of the f0 meson. Our final result is g_{phi KK} = 4.9 &plusmn / 0.8 which is in well agreement with existing experimental result g_{phi KK} = 4.8.

Title: Study of the rare B-meson decays with the ATLAS experiment Author: Marek Biroš Institute: Institute of Particle and Nuclear Physics Supervisor: RNDr. Pavel Řezníček, Ph.D., Institute of Particle and Nuclear Physics Abstract: The rare B0 d → K∗0 (892) μμ decay is one of the B-physics channels sensitive to Beyond Standard Model effects. The potential deviation from Standard Model predictions could be observed in the angular distribution of this decay. The work compiles several sub-tasks at the initial stage of this complex analysis: decay angles fit validation and signal event preselection. The fit functions used in the analysis are verified on generated toy Monte Carlo data. Ranges of parameters, for which are these functions positive, are established and within this parametric space, the testing of possible intrinsic fit biases is evaluated. A dependence of the fit bias with respect to the collected number of events (expected in Run 2 as well as at HL-LHC) and to the different signal-to- background ratio is studied. The second part of the thesis deals with processing of raw reconstructed data from the detector into n-tuples resulting in a more compact dataset that would be used in the final analysis. Within the process, baseline cuts are applied in order to minimize size of final datasets by reducing...

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 désintégrations rares B0(s)→ll sont générées par des courants neutres avec changement de la saveur. Pour cette raison, ainsi qu'à cause de la suppression d'hélicité, leurs taux de désintégration sont très petits dans le Modèle Standard (MS), mais la présence de particules virtuelles de Nouvelle Physique peut radicalement modifier cette prédiction. Une partie du travail original présenté dans cette thèse est dédié à l'optimisation de l'algorithme d'Analyse Multi Varié (MVA) pour la recherche de la désintégration B0(s)→μμ avec l'échantillon collecté par l'expérience LHCb. Cet échantillon a été combiné avec celui collecté par l'expérience CMS et pour la première fois la désintégration B0(s)→μμ a été observée. En vue d'améliorer la sensibilité au mode B0(s)→μμ de nouvelles études ont également été menées pour augmenter la performance des analyses multivariées. Une autre partie du travail original présenté dans cette thèse concerne la définition d'une chaine de sélection pour la recherche des désintégrations B0(s)→τ τ dans l'état final où les deux τ vont en trois π chargées et un τ est étudié. La présence des deux ν dans l'état final de la désintégration rend difficile une reconstruction des impulsions des deux τ. Cependant, la possibilité de mesurer les deux vertex de désintégration des τ ainsi que le vertex d'origine du candidat B, permet d'imposer des contraintes géométriques qui peuvent être utilisées dans la reconstruction des impulsions des deux τ. En particulier, un nouvel algorithme pour la reconstruction complété, événement par événement, de ces impulsions et de leurs variables associées est présenté et discuté. / The B0(s)→ll decays are generated by Flavor Changing Neutral Currents, hence they can proceed only through loop processes. For this reason, and because of an additional helicity suppression, their branching ratios are predicted to be very small in the Standard Model (SM). A part of the original work presented in this thesis has been devoted to the optimization of the Multi Variate Analysis classifier for the search of the B0(s)→μμ with the full dataset collected at LHCb. This dataset has also been combined with the one collected from CMS to obtain the first observation of B0(s)→μμ has been obtained. In view of the update of the analysis aiming to improve the sensitivity for the B0(s)→μμ mode, a new isolation variable, exploiting a topological vertexing algorithm, has been developed and additional studies for a further optimization of the MVA classifier performances have been done. The presence of two ν in the final state of the decay makes the reconstruction of the τ momenta of the two τ. Nevertheless the possibility of measuring the two decay vertexes of the τ, as well as the B candidate production vertex, allows to impose geometrical constraints that can be used in the reconstruction of the τ momenta. In particular, a new algorithm for the full reconstruction of each event of these momenta and of related variables has been presented and discussed.