Mesure des rapports d'embranchement et recherche de la violation de CP dans les modes B0->rho pi, rho K
Résumé
The BABAR experiment, at the PEP-II collider at SLAC, has been studying since 1999 CP violation in the B meson system. After the precise measurement of sin2beta one is now concentrating on measuring the angles alpha and gamma of the unitarity triangle. The work presented in this thesis concerns the measurement of the angle alpha in the B0->rhopi mode. We realized a CP time-dependant analysis, as well of the branching ratio measurements of the B0->rho+-pi-+ and B0->rho-K+ modes. The results obtained on an integrated luminosity of 80.9 fb-1 are the following: 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. We also measured the branching ratio of B0->rho0pi0 with a significance of 2.7 sigmas. We therefore put the following upper limit at 90 % CL: B(B0->rho0pi0) < 2.7 x 10-6 at 90 % CL. Finally, we built the heart of a complete Dalitz plot analysis of B0->pi+pi-pi0, and estimated the experimental sensibility on alpha. The results obtained on the B0->rhopi modes are interpreted in terms of constraints on the angle alpha within methods using SU(2) and SU(3) symmetries. We also measured the branching ratio of B0->a0pi using a reduced luminosity, leading to the result: B(B0->a0pi) = (6.2 +3.0-2.5 +- 1.1) 10-6. Some phenomenological studies have been performed to infer the feasibility of a CP analysis to determine the angle alpha thanks to this mode. Finally, we describe the improvements made on the SVT radiation protection system for the injection periods. Outside the BABAR collaboration scope, we developed a package called CKMFitter allowing us to perform a global analysis of the CKM matrix, within a frequentist statistical approach.
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.
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