Reconstruction of B meson decays for a measurement of their lifetimes and to establish CP violation in the BABAR experiment at SLAC.
Reconstruction des désintégrations des mésons B en vue de la détermination de leurs durées de vie et de la mise en évidence de la violation de CP dans l'expérience BABAR à SLAC
Résumé
Using data which correspond to 20.7 fb 1 integrated at the Y(4S) resonance by the BABAR experiment, we have fully reconstructed samples of 6967+/-95 B0/B0bar mesons and 7266 +/- 94 B+/B- mesons which are 90 % pure. This is the world's largest sample of fully reconstructed B mesons. This sample is a fundamental ingredient of time-dependent analyses which are an essential part of BABAR's physics programme. In these analyses, the temporal evolution of B mesons is studied to determine the physical quantities which are associated with CP violation, the frequency delta m of B0/B0bar oscillations and the lifetimes of B mesons. The first observation of CP violation in the B0/B0bar system has used our sample of neutral B mesons to disentangle the effects of this phenomenon from those of the imperfections of the experimental determination of the B mesons'flavor. Our sample constitutes the signal for the measurements of delta m and the lifetimes. The lifetime measurements were the primary goal of this thesis. We have obtained the following results: 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) : The precision is approximately the same as that of the combined results from all previous experiments published in 2000. This is the first measurement of B meson lifetimes at the Y(4S) energy. We have established a new experimental technique which is optimised for this experimental environment. Our results are compatible with the combined results of the year 2000. The most recent theoretical predictions presented during the summer of 2001 are in excellent agreement with our measurements.
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.