The branching fraction for B -> rho e nu decays and the CKM matrix element |Vub| is measured with semileptonic exclusive B-meson decays using approximately 55 million Upsilon(4S) -> BBbar decays collected during the years 2000 and 2001 with the BABAR detector. The result is Br(B0 -> rho- e+ nu) = (3.39 +- 0.44 +- 0.52 +- 0.60) x 10^-4, and |Vub| = (3.69 +- 0.23 +- 0.27 +0.40-0.59) x 10^-3. The quoted errors are statistical, systematic, and theoretical respectively. These are combined results obtained using five different form-factor models. Individual results are also quoted. / Das Verzweigungsverhältnis B -> rho e nu und das CKM Matrix Element |Vub| werden mittels semileptonischer exklusiver B Mesonen Zerfälle gemessen. Die Daten wurden in den Jahren 2000 und 2001 mit dem BABAR Dektektor aufgezeichnet und ensprechen ungefähr 55 Millionen Upsilon(4S) -> BBbar Zerfällen. Das Ergebnis ist Br(B0 -> rho- e+ nu) = (3.39 +- 0.44 +- 0.52 +- 0.60) x 10^-4 und |Vub| = (3.69 +- 0.23 +- 0.27 +0.40-0.59) x 10^-3. Die angegebenen Fehler sind statistisch, systematisch und theoretisch. Dieses Ergebnis ist eine Kombination von Ergebnissen fünf verschiedener Form-Faktor Modelle. Die Ergebnisse werden auch für jedes Modell einzeln angegeben.

Nous rapportons les résultats d'une étude des désintégrations semileptoniques non-charmées B^+--> êta^(') l^+v et B^0--> pi^- l^+v, mesurés par le détecteur BABAR avec une production d'environ 464 millions de paires de mésons BBbar issues des collisions e^+e^- à la résonance Upsilon(4S). L'analyse reconstruit les événements avec une technique relâchée des neutrinos. Nous obtenons les rapports d'embranchement partiels pour les désintégrations B^+--> êta l^+v et B^0--> pi^- l^+v en trois et douze intervalles de q^2, respectivement, à partir desquels nous extrayons les facteurs de forme f_+(q^2) et les rapports d'embranchement totaux B(B^+--> êta l^+v) = (3.39 +/- 0.46_stat +/- 0.47_syst) x 10^-5 et B(B^0--> pi^- l^+v) = (1.42 +/- 0.05_stat +/- 0.08_syst) x 10^-4. Nous mesurons aussi B(B^+--> êta' l^+v) = (2.43 +/- 0.80_stat +/- 0.34_syst) x 10^-5. Nous obtenons les valeurs de la norme de l'élément |V_ub| de la matrice CKM en utilisant trois calculs différents de la CDQ. / We report the results of a study of the exclusive charmless semileptonic decays, B^+--> êta^(') l^+v and B^0--> pi^- l^+v, undertaken with approximately 464 million BBbar pairs collected at the Upsilon(4S) resonance with the BABAR detector. The analysis uses events in which the signal B decays are reconstructed with a loose neutrino reconstruction technique. We obtain partial branching fractions for B^+--> êta l^+v and B^0--> pi^- l^+v decays in three and twelve bins of q^2, respectively, from which we extract the f_+(q^2) form-factor shapes and the total branching fractions B(B^+--> êta l^+v) = (3.39 +/- 0.46_stat +/- 0.47_syst) x 10^-5 and B(B^0--> pi^- l^+v) = (1.42 +/- 0.05_stat +/- 0.08_syst) x 10^-4. We also measure B(B^+--> êta' l^+v+) = (2.43 +/-0.80_stat +/- 0.34_syst) x 10^-5. We obtain values for the magnitude of the CKM matrix element |V_ub| using three different QCD calculations.

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.

The F and G formfactors of Kl4 decays are calculated to O(p4 ) in isospin limit in Resummed Chiral Perturbation Theory. Formulae for reparametrization of low-energy constants L1 - L3 in terms of physical observables are derived. They are used to obtain values of these low-energy constants from recent experimental data, theoretical error of the result is estimated and dependence on parameters X, Z of spontaneous symmetry breaking of SU(3) × SU(3) chiral symmetry and quark mass ratio r is investigated. Convergence of the formfactors in Resummed Chiral Perturbation Theory is discussed and it is suggested that inclusion of σ as an explicit degree of freedom into Chiral Perturbation Theory could significantly improve overall covergence of chiral series. 1

This thesis presents first measurements of moments of the hadronic n_X^2 distribution measured in inclusive semileptonic decays of B mesons to final states containing a charm quark, B->Xc l nu. The variable n_X^2 is a combination of the invariant mass of the charmed meson m_X, its energy in the B-meson rest-frame E_X, and a constant \tilde{\Lambda} = 0.65 GeV, n_X^2 = m_X^2 c^4 - 2 \tilde{\Lambda} E_X + \tilde{\Lambda}^2. The moments <n_X^k> with k=2,4,6 are measured as proposed by theory to constrain assumptions made in the theoretical description of inclusive observables in semileptonic B-meson decays. This description uses Heavy Quark Expansion (HQE), an effective QCD combined with an Operator Product Expansion. The measurement is based on a sample of 231.6 million e+e- -> Y(4S) -> B\bar{B} events recorded with the BABAR experiment at the PEP-II e+e--storage rings at SLAC. We reconstruct the semileptonic decay by identifying a charged lepton in events tagged by a fully reconstructed hadronic decay of the second B meson. Correction procedures are derived from Monte Carlo simulations to ensure an unbiased measurement of the moments of the n_X^2 distribution. All moments are measured requiring minimum lepton momenta between 0.8 GeV/c and 1.9 GeV/c in the rest frame of the B meson. Performing a simultaneous fit to the measured moments <n_X^k> up to order k=6 combined with other measurements of moments of the lepton-energy spectrum in decays B->Xc l nu and moments of the photon-energy spectrum in decays B->Xs gamma, we determine the quark-mixing parameter |V_{cb}|, the bottom and charm quark masses, the semileptonic branching fraction BR(B->X l nu), and four non-perturbative heavy quark parameters. Using HQE calculations in the kinetic scheme up to order 1/m_b^3 we find |V_{cb}| = (41.65 +- 0.43 +- 0.40 +- 0.58) x 10^{-3} and m_b = (4.570 \pm 0.033 \pm 0.043)GeV/c^2, where the first uncertainty refers to experimental contributions, the second to uncertainties in the HQE, and the third to theoretical uncertainties in the calculations of the semileptonic decay rate. All obtained results are consistent with previous determinations. The inclusion of the moments <n_X^6> decreases the uncertainty on the HQE parameters mu_{pi} and rho_{D}. Furthermore, the theoretical treatment of higher order corrections in the HQE used for the moments <m_X^k> has been verified with these new measurements.

Dieses Dokument präsentiert eine Messung des CKM Matrixelementes Vub in inklusiven semileptonischen B nach Xu e nu Ereignissen, auf einem Datensatz von 471 Millionen BB Ereignissen, aufgezeichnet vom BABAR Detektor. Inklusive B nach Xu e nu Zerfälle wurden selektiert indem hochenergetische Elektronen (Positronen) rekonstruiert wurden. Untergrundunterdrückung wurde erreicht indem Ereignisse selektiert wurden mit Elektron- (Positron-) Energien in der Nähe des kinematischen Endpunktes von B nach Xu e nu Zerfällen. Ein Veto für B nach Dstern e nu wurde angewendet um den Untergrund weiter zu reduzieren. Dieses Veto benutzt Dstern Mesonen die mit einer Partiellen Rekonstruktionstechnik rekonstruiert wurden. / This document presents a measurement of the CKM matrix-element Vub in inclusive semileptonic B to Xu e nu events on a dataset of 471 million BB events recorded by the BABAR detector. Inclusive B to Xu e nu decays are selected by reconstructing a high energetic electron (positron). Background suppression is achieved by selecting events with electron (positron) energies near the kinematical allowed endpoint of B to Xu e nu decays. A B to Dstar e nu veto is applied to further suppress background. This veto uses Dstar mesons which have been reconstructed with a partial reconstruction technique.

Les désintégrations semileptoniques du méson $B$ participent à la détermination de certains paramètres fondamentaux du Modèle Standard. Ce travail décrit essentiellement l'étude des deux canaux de désintégrations $B_s \to D_s \ell \bar\nu_\ell$ et $B\to D^{**} \ell\bar\nu_\ell$ (où les $D^{**}$ sont les premières excitations orbitales des mésons $D$ ayant une parité positive). Le cadre théorique est celui de la QCD sur réseau qui, en discrétisant l'espace-temps, permet de calculer non perturbativement les fonctions de Green de la théorie. En utilisant l'action à masse twistée avec deux saveurs dégénérées de quarks dynamiques ($N_f=2$), nous avons commencé par étudier la spectroscopie des états charmés scalaires $D_0^*$ et tenseurs $D_2^*$. Ensuite, nous avons réalisé la détermination du facteur de forme $G_s(1)$ décrivant le processus $B_s\to D_s \ell \bar\nu_\ell$ dans le Modèle Standard. Ce paramètre offre un moyen d'extraire l'élément de la matrice CKM $V_{cb}$. Par ailleurs, et pour la première fois en QCD sur réseau, nous avons déterminé les rapports $F_0(q^2)/F_+(q^2)$ et $F_T(q^2)/F_+(q^2)$ dans la région proche du recul nul: ces contributions sont en effet nécessaires afin de discuter ce canal de désintégration dans certains modèles au-delà du Modèle Standard. Enfin, une étude préliminaire du canal de désintégration $B\to D^{**}$ a été abordée où nous avons trouvé une valeur non nulle de l'élément de matrice décrivant la désintégration $B\to D_0^*$ à recul nul contrairement de ce qui est connu à la limite des quarks lourds. Dans le cas du $B \to D_2^*$, nos résultats ont montré un signal indiquant une différence par rapport aux prédictions de masse infinie. Ces calculs sont indispensables afin de tirer une conclusion plus solide concernant le ``puzzle 1/2 vs 3/2''. / Semileptonic decays of $B$ mesons provide a rich source of knowledge for determining fundamental parameters of the Standard Model. This work reports mainly on the study of two semileptonic decay channels: the $B_s \to D_s \ell\bar\nu_\ell$ and $B\to D^{**} \ell\bar\nu_\ell$ (where the $D^{**}$ are the first orbitally excited states of the $D$ mesons having a positive parity). The theoretical framework is Lattice QCD which is considered as the only satisfying approach which calculates in a non perturbative way the transition amplitudes from first principles. By using the twisted mass QCD on the lattice with $N_f = 2$ dynamical flavors we studied, first, the spectroscopy of the scalar $D_0^*$ and the tensor $D_2^*$ states. Then, we determined the normalization $G_s(1)$ of the form factor dominating $B_s \to D_s \ell \bar\nu_\ell$ in the Standard Model which provides a means of extracting the CKM matrix element $V_{cb}$. Next, we make the first lattice determination of $F_0(q^2)/F_+(q^2)$ and $F_T(q^2)/F_+(q^2)$ near the zero recoil. The obtained results are important for the discussion of this decay in various scenarios of physics beyond the Standard Model. Finally, we did a preliminary study of $B\to D^{**}$ where we have obtained a non vanishing matrix element corresponding to the decay of $B$ into the $D_0^*$ at zero recoil contrary to what was known in the heavy quark limit. Moreover, the computations corresponding to $B\to D_2^*$ show a signal indicating a difference with respect to the infinite mass limit prediction. These results are important to draw a firm conclusion on the ``1/2 vs 3/2 puzzle''.

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.

Ein Algorithmus zur Identifizierung von Elektronen mit dem BABAR Detektor wird entwickelt. Basierend auf Spuren, deren Teilchenidentität aus rein kinematischen Überlegungen gefolgert werden kann, wird für Impulse zwischen 0.5 und 2.5 GeV/c die Selektionseffizienz für Elektronen zu 90% bestimmt. Im gleichen Impulsbereich liegt die Wahrscheinlichkeit, Pionen als Elektronen zu identifizieren, zwischen 0.05% und 0.1%. Auf diesem Algorithmus basiert die Messung des inklusiven Elektronen Impulsspektrums aus B-Meson Zerfällen anhand der Daten, die mit dem BABAR Detector am asymmetrischen Speicherring PEP-II ("B-Factory") aufgezeichnet wurden. Das Volumen der analysierten Daten entspricht einer integrierten Luminosität von 4.13 1/fb auf der Y(4S) Resonanz und 0.97 1/fb bei einer um 40 MeV verringerten Schwerpunktsenergie. B - Anti-B Ereignisse werden anhand hochenergetischer Elektronen identifiziert. Elektronen von einem semileptonischen Zerfall des zweiten B-Mesons werden durch die relative Ladung und Impulsrichtung zum hochenergetischen Elektron vom Untergrund aus semileptonischen Charm Zerfällen isoliert. Das inklusive Verzweigungsverhältnis für den semileptonischen Zerfall des B-Mesons wird zu (10.85 +-0.22(stat.) +-0.34(sys))% gemessen. Zusammen mit der Lebenszeit von B-Mesonen lässt sich daraus |V_cb| bestimmen: |V_{cb}| = 0.0406 +-0.0009(exp) +-0.0019(theory). / An algorithm for identification of electrons with the BABAR detector is developed. Based on pure samples of electrons and hadrons obtained from data, we determine the electron identification efficiency to be above 90% for momenta above 0.5 GeV/c in the laboratory frame, while the pion fake rate lies between 0.05% and 0.1%. Based on this algorithm, a measurement of the inclusive lepton momentum spectrum in B meson decays is performed. We analyze 4.13 fb^-1 and 0.97 fb^-1 of data recorded at and slightly below the Upsilon(4S) resonance with the BABAR detector at the PEP-II a symmetric B-Factory. B-Bbar events are tagged by a high momentum electron. Using charge and angular correlations, leptons from a second semileptonic $B$ decay are separated from secondary charm semileptonic decays. The inclusive branching ratio is measured to be (10.85 +-0.22(stat.) +-0.34(sys))% . Combined with the B lifetime we determine |V_cb| = 0.0406 +-0.0009(exp) +-0.0019(theory).

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.