LHCb est une expérience dédiée à l'étude de la violation CP dans le système des mésons B et à l'étude de leurs désintégrations rares. En 2000, la collaboration a décidé de modifier son appareillage pour minimiser la matière rencontrée par les particules et optimiser le système de déclenchement. C'est dans ce contexte que se place cette thèse qui comprend trois parties. La première est relative à l'identification des électrons qui est principalement basée sur l'information fournie par le système des calorimètres mais tire aussi profit des mesures du RICH et du détecteurs à muons. L'efficacité d'identification des électrons est environ 94% avec un taux d'identification de pions comme électrons égal à 0.7% et une pureté de l'échantillon d'électrons de 65%. Dans la première partie est aussi présentée la reconstruction des photons Bremsstrahlung, qui permet une sélection du J/psi se désintégrant en paire e+e- et ainsi celle du canal B0d→ J/psi(ee) Ks. La deuxième partie décrit la sélection de ce canal qui consiste en un ensemble de coupures cinématiques et topologiques. L'efficacité totale de sélection est 0.176% correspondant à 28000 événements reconstruits par an, avec un rapport B/S, pour le fond bb inclusif, comprit dans l'intervalle à 90% de niveau de confiance [0.017;0.069]. Enfin, dans la dernière partie sont présentées les méthodes d'étiquetage de la saveur des mésons B. L'ajout de l'information fournie par le détecteur de vertex permet de rejeter les électrons issus de conversion de photon et ainsi d'améliorer sensiblement les performances. Ces performances ont ensuite été utilisées pour déterminer la sensibilité de l'expérience LHCb à la mesure de sin(2beta). L'erreur statistique attendue sur sin(2beta), après un an de prise de données correspondant à une luminosité intégrée de 2 fb-1 et une section efficace de production des paires bb de 0.5 mb, varie de 0,015 à 0.020 en fonction des paramètres sin(2b) et |lambda f| et du niveau de bruit de fond.

Avec la statistique correspondant à la luminosité de 20,7 fb-1 intégrée à la réso- nance Y(4S) par l'expérience BABAR, nous avons reconstruit de façon complète des échantillons purs à 90 % de 6967+/-95 mésons B0/B0bar et 7266+/-94 mésons B+/B-. Il s'agit du plus grand échantillon de mésons B complètement reconstruits au monde. Cet échantillon est fondamental pour les analyses temporelles essentielles du programme expérimental de BABAR. Elles consistent à étudier l'évolution temporelle des mésons B pour déterminer les grandeurs physiques associées à la violation de CP , la fréquence delta-m des oscillations B 0 B 0 et les durées de vie des mésons B. La première observation de la violation de CP dans le système B0 /B0bar a utilisé notre échantillon de mésons B neutres pour séparer l'effet recherché de ceux des imperfections de la détermination expérimentale de la saveur des mésons B. Pour les mesures de delta-m et des durées de vie, cet échantillon constitue le signal. La mesure des durées de vie était l'objectif principal de cette thèse. Nous avons obtenu les résultats suivants : tau(B 0 ) = 1,546 +/-0,032 (stat) +/- 0,022 (syst) ps , tau(B + ) = 1,673 +/- 0,032 (stat) +/- 0,023 (syst) ps , tau(B + )/tau(B 0 ) = 1,082 +/- 0,026 (stat) +/- 0,012 (syst) : La précision est sensiblement la meme que celle des résultats combinés de toutes les expériences antérieures publiés en 2000. Il s'agit de la première mesure des durées de vie des mésons B eectuée à l'énergie de l'Y(4S). Nous avons mis au point une nouvelle méthode de mesure optimisée pour ces conditions expérimentales. Nos résultats sont compatibles avec les valeurs moyennes de l'année 2000. Les prédictions théoriques les plus récentes présentées pendant l'été 2001 sont en excellent accord avec nos mesures.

L'expérience BABAR, dont la prise de données a débuté en 1999 auprès du collisionneur PEP-II a SLAC, a pour objectif principal l'étude de la violation de la symétrie CP dans le système des mésons B. Après avoir précisémment mesuré sin2beta, notre attention se porte sur les deux autres angles alpha et gamma du triangle d'unitarité. Les travaux présentés dans cette thèse concernent la mesure de l'angle alpha dans le mode B0->rhopi. Nous avons réalisé une analyse CP dépendante du temps, ainsi que la mesure des rapports d'embranchement des modes B0->rho+-pi-+ et B0->rho-K+. Les résultats obtenus avec une luminosité intégrée de 80.9 fb-1 sont les suivants: B(B0->rho+-pi-+) = (22.6 +- 1.8 +- 2.2) 10-6, B(B0->rho-K+) = ( 7.3 +- 1.3 +- 1.3) 10-6, ACP(rhopi) = -0.18 +- 0.08 +- 0.03, ACP(rhoK) = -0.28 +- 0.17 +- 0.08, C(rhopi) = -0.36 +- 0.18 +- 0.04, S(rhopi) = -0.19 +- 0.24 +- 0.03, delatC(rhopi) = 0.28 +- 0.19 +- 0.04, deltaS(rhopi) = 0.15 +- 0.25 +- 0.03. Nous avons également mesuré le rapport d'embranchement de B0->rho0pi0, avec une signification statistique de 2.7 sigmas. Nous calculons une limite supérieure sur ce rapport d'embranchement: B(B0->rho0pi0) < 2.7 x 10-6 at 90 % CL. Enfin, nous avons developpé le coeur de l'analyse complète de B0->pi+pi-pi0, qui exploite toute l'information présente dans le diagramme de Dalitz. Des estimations de sensibilité expérimentale pour alpha ont été effectuées. Les résultats obtenus pour les modes B0->rhopi sont interprétés en terme de contraintes sur l'angle alpha au sein de méthodes utilisant la symétrie SU(2) et les modes B+->rhopi, ou la symétrie SU(3) et les modes B0->rhoK et B0->K*pi. Nous avons aussi réalisé la mesure du rapport d'embranchement du mode B0->a0pi sur une luminosité plus réduite de 20 fb-1, menant au résultat: B(B0->a0pi) = (6.2 +3.0-2.5 +- 1.1) 10-6. Des études phénoménologiques sur la faisabilité d'une analyse CP et la détermination de l'angle alpha grâce à ce mode ont aussi été accomplies. Enfin, nous décrivons les améliorations apportées au système de protection du SVT durant les périodes d'injection. En dehors du champ de la collaboration BABAR, nous avons développé un logiciel, dénomé CKMFitter permettant de réaliser une analyse globale de la matrice CKM au sein d'une analyse fréquentiste.

Ce travail de thèse a été mené auprès du détecteur BABAR situé sur le collisionneur PEP-II à Stanford. Les canaux B0 en pi+pi-, K+pi- et K+K- ont été analysés sur un ensemble de 88 millions de paires BBbar afin d'en mesurer les rapports d'embranchement et d'étudier la violation de CP s'y rattachant, qu'elle soit ou non dépendante du temps. Le but final est de mesurer l'angle alpha du triangle d'unitarité de la matrice CKM. Cette analyse a donné lieu à des études fines de la physique du méson B, comme la lutte contre le bruit de fond de paires de quark-antiquark grâce à une variable discriminante élaborée à cette occasion ou la recherche d'effets liés à la variable en temps. Un outil nouveau de validation a en outre été développé. L'interprétation phénoménologique des résultats obtenus a été menée grâce au logiciel CKMFitter à travers quatre cadres théoriques différents. Les résultats de l'expérience concurrente Belle ont également été interprétés.

Le Modèle Standard de la physique des particules a été remarquablement testé auprès des grands accélérateurs jusqu'à une énergie de l'ordre du TeV. Malgré ses succès, un grand nombre de problèmes restent sans solution. Par exemple, le Modèle Standard ne permet pas d'expliquer l'origine de la prépondérance de la matière sur l'antimatière, ni l'origine du rapport 1016 entre l'échelle de brisure électrofaible et l'échelle de Planck. Les interactions électrofaibles et fortes ne sont pas unifiées et de plus, la gravité est absente. Cette thèse s'interesse à différents aspects phénoménologiques des théories d'extension du Modèle Standard. La première partie porte sur la baryogénèse électro- faible dans le Modèle Standard Supersymétrique Minimal et plus spécifiquement sur la dynamique de la transition de phase électrofaible. La deuxième partie est consacrée au problème de la brisure spontanée de la supergravité dans les théories de cordes effectives, les seules théories offrant l'espoir d'une description unifiée des interactions gravitationnelles avec les autres forces fondamentales. Enfin, la dernière partie discute un certain nombre de modèles phénoménologiques utilisant les propriétés des branes et la présence de dimensions supplémentaires afin de reformuler le problème de hiérarchie de jauge en termes géométriques.

Les désintégrations B+- -> KSpi+pi0 ont été extraites des données enregistrées par le détecteur BABAR auprès de l'accélérateur PEP2 du SLAC et mesurées en mettant en œuvre une analyse en amplitude (analyse de Dalitz). La désintégration recherchée fait partie d une classe de processus susceptibles de mettre en évidence une physique au-delà du modèle standard et du formalisme de Cabibbo, Kobayashi et Maskawa. L'originalité de ce travail réside dans la mise au point d un algorithme d'ajustement des événements utilisant la méthode du maximum de vraisemblance étendue applicable sur un lot non discrétisé. Des outils statistiques et de mathématique appliquée originaux ont été développés pour gérer le faible rapport signal sur bruit d'un canal avec un pi0 dans l état final et auquel une désintégration charmée contribue sans aucun facteur d interdiction. Faute de statistique, la méthode n'atteint pas la sensibilité requise pour tester le modèle standard en mesurant les phases fondamentales. Elle permet par contre de préciser les rapports d embranchement et les asymétries de CP directes des canaux qui contribuent à la désintégration étudiée.

La violation de CP dans le système des mésons B est étudiée auprès des usines à B depuis maintenant 8 ans. Fortes d'un premier succès apres la mesure de grande précision de l'angle beta du Triangle d'Unitarité, elles s'attèlent depuis peu à l'étude des deux derniers angles: alpha et gamma, qui sont encore très mal connus. Le travail présenté dans cette thèse concerne la mesure de l'angle gamma auprès du détecteur BABAR à SLAC en considérant les désintégrations B- en D0K*-. La méthode utilisée s'appuie sur les interférences au niveau du plan de Dalitz de la désintégration à trois corps : D0 en Ks Pi Pi, entre une contribution à l'amplitude de désintégration proportionnelle à l'élément Vub de la matrice CKM et une contribution proportionnelle à l'élément Vcb de cette même matrice. Cette méthode avait déjà été utilisée pour la mesure de l'angle gamma dans les désintégrations B- en D0 K- et B- en D*0 K-. Ce nouveau mode permet d'améliorer l'erreur statistique sur la mesure de 3 degrés, nous mesurons alors : gamma = (67 +- 28 +- 13 +- 11) degrés. La première incertitude correspond à l'erreur statistique, la deuxième à l'erreur systématique expérimentale et la troisième à l'erreur systématique associée au modèle utilisé pour décrire le plan de Dalitz D0 en Ks Pi Pi. Une présentation détaillée de ce modèle est aussi proposée car il est crucial pour l'analyse. A l'avenir, pour améliorer cette mesure, il faudra affiner la description du modèle de Dalitz à mesure que le nombre d'évènements disponibles auprès des usines à B augmentent.

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Ce document de thèse présente un travail à la fois instrumental et de prospective pour la Physique dans le cadre de l'expérience LHCb, sise auprès de la machine LHC, au Cern, dont la mise en service est prévue au printemps 2008. Collisionneur proton-proton délivrant une énergie dans le centre de masse de 14 TeV, le LHC produira nominalement dans l'expérience LHCb 1012 paires de particules belles par an. Après les succès expérimentaux remarquables enregistrés par les usines à mésons B BaBar (SLAC) et Belle (KEK), le Modèle Standard (MS) de la Physique des Particules accommode correctement l'ensemble des données de la Physique des Saveurs et singulièrement le mécanisme CKM est établi comme la source dominante de violation de la symétrie CP dans les systèmes de particules contenant un quark beau ou un quark étrange. La très grande statistique dont disposera l'expérience LHCb devrait permettre à la fois la scrutation de modes rares particulièrement sensibles à des contributions de Nouvelle Physique et des mesures de précision pour une métrologie améliorée des paramètres pertinents du MS. Dans ce cadre, il sera possible de faire une exploration systématique des propriétés du méson $B{^0} _{s}$. Ce travail de thèse porte sur la faisabilité d'une mesure précise du temps de vie de la composante courte de cette particule par l'étude de sa désintégration $B{^0} _{s}\ to \ D ^{+}_{s} D^{-}_{s}$ dont l'état final est CP pair. Nous avons montré qu'une précision de 2% pouvait être atteinte après une année de prise de données à la luminosité nominale et contraignait significativement la différence de largeurs $ \Delta Gamma _ {s} /Gamma {s}$. L'autre volet de ce travail de thèse concerne la qualification des photodétecteurs qui équipent le détecteur de pieds de gerbe pour lequel l'équipe de Clermont a la responsabilité de l'entièreté de la chaîne de lecture. Le photodétecteur que nous avons retenu est un photomultiplicateur compact 64 anodes produit par la compagnie Hamamatsu. J'ai participé à la caractérisation systématique et à la certification des 100 tubes du détecteur au moyen d'un banc de test spécialement conçu à cette fin. Un élément crucial de ces études à été la mise en évidence d'une diaphonie entre canaux inacceptable au regard des spécifications de physique pour une fraction non négligeable de la production et la sélection finale du nombre de tubes nécessaires qui satisfaisaient tous les critères d'acceptation.

Cette thèse explore la physique des baryons beaux dans le cadre de l'expérience LHCb. L'axe de recherche considéré porte sur les désintégrations Lambda0_b –> Lambda0 V avec V un méson vecteur tel que J/Psi(mu+mu-), phi(K+K-), omega(pi+pi-pi0) ou encore le mélange rho0-omega0(pi+pi-). Ces processus offrent la possibilité de tester la symétrie CP, dans un secteur (celui des baryons) où aucune violation n'a été observée, et la symétrie T, dont les preuves de sa violation sont limitées. Parmi les autres perspectives envisageables, une mesure précise du temps de vie du Lambda0_b pourrait contribuer à la résolution du puzzle théorico-expérimental aujourd'hui observé. Un modèle phénoménologique des désintégrations Lambda0_b –> Lambda0 V a été développé, à partir duquel les rapports d'embranchement et les distributions angulaires ont été estimés. Une étude approfondie de la reconstruction et de la sélection de ces réactions par le détecteur LHCb montre que le canal Lambda0_b –> Lambda0 J/Psi est le canal phare sur le plan statistique et pureté du signal. La mesure du temps de vie du Lambda0_b est le résultat le plus rapidement accessible ; les contraintes sur les asymétries dues à la violation de CP et la violation de T nécessitent plusieurs années de prise de données, avant d'obtenir un résultat significatif. En outre, un travail instrumental a été mené sur l'électronique de lecture, dite Front-End, des canaux du détecteur de pied de gerbe de l'expérience. Cette contribution comprend la validation des cartes électroniques prototypes et la mise en place des outils requis pour la qualification des 100 cartes de production.