Etude des désintégrations supprimées de couleur B°  D ( * ) °h° avec l’expérience BaBar Xavier Prudent Sous la direction de V. Tisserand, LAPP h   °, , ,  ’ D(*)°D(*)° JRJC 13 décembre 2007, Dinard

PLAN Qu’est ce qu’une désintégration supprimée de couleur ? Les effets QCD dans les désintégrations faibles des mésons B La mesure du rapport d’embranchement de B°  D ( * ) ° h° La mesure de la violation de CP avec B°  D ( * ) °h° Conclusions et plans

D ( * )+ -,--,- c dd b dd d uu B0B0 B0B0 D0D0 c d dd b dd Favorisé de couleur Supprimé de couleur     ’ 3232 u Diagrammes internes : Contrainte de couleur sur l’état final (méson sans couleur) Suppression d’un facteur ~ 3 2 / diagramme externe Désintégration des B par interaction faible : émission d’un boson W  canaux hadroniques à 2 corps (diagramme de type arbre) Qu’est ce une désintégration supprimée de couleur dans les mésons Beaux ?

Désintégrations faibles et effets QCD Dans un monde sans QCD … Dans le monde réel … Modèle de la factorisation dite « naïve »  Element de matrice hadronique : produit de 2 courants hadroniques  Hypothèse de non-interaction dans l’état final (Final state interaction FSI) Succès de la factorisation naïve pour les diagrammes autorisés de couleur ! Comparaison des rapports d’embranchement Maîtrise des effets QCD indispensables pour l’extraction des paramètres CKM ! Et les supprimés de couleur … ?

Prédiction théorique : Br(B 0  D 0 ω)  0.66  (PRD ) Mesure par BaBar :  BB Br(B 0  D 0 ω) = ( 3.0 ± 0.3 ± 0.4 )× (PRD ) Erreur stat. ~ Erreur syst. Conclusion commune à tous les modes supprimés de couleur B°  D ( * ) °h°, h°=  °, , ,  ’ Facteur 4-5  Interaction QCD non négligeable entre les états finaux L’histoire de la factorisation s’arrête là … ? Mesure de Belle 2006 : rapports d’embranchement à la baisse … Système D*  Compatible avec phase forte nulle Phase forte mesurée dans le système D  ~ 30° =1 si phase forte nulle V. Tisserand 2007 Cas du système D ( * )  … Dans la limite de SU(3) calcul de la phase forte entre les amplitudes B°  D ( * ) °  ° B -  D ( * ) °  - B°  D ( * )+  -

Vérifié par BaBar dans le système D , mais remis en cause par Belle (2006)  Mesure + précise nécessaire ! Possible impact fort pour la mesure de l’angle CKM , le plus mal connu D’autres théorie : Soft Collinear Effective Theory (SCET) Traitement effectif des effets QCD suivant des échelles d’énergie Prédictions pour les désintégrations B  m 1 m 2 vérifiées pour les supprimés de couleur : Phase forte entre les isospins des D  (  ) = D*  (  ) Egalité des amplitudes |A(D*h°)| = |A(Dh°)| Phys. Rev. D68, (2003) Nouvelle mesure des BF de B  D  par BaBar  5%, BF des supprimés de couleur connus à % Statistique actuelle de BaBar 5 fois supérieure Ancienne analyse : erreur systématique ~ erreur statistique

Quelles sont les données/MC disponibles ? Données OnPeak  utilisation de la quasi-totalité des run 1 à 6 de BaBar  454,12 millions BB  41,3 /fb données OffPeak ( i.e. ~10 % de la luminosité OnPeak ) Simulation Monte Carlo haute statistique : Y(4S)  B 0 B 0 générique (3 × data) Y(4S)  B + B - générique (3 × data) e + e -  uu, dd, ss (1. × data) e + e -  cc (2 × data) Y(4S)  B 0 B 0  1canal ( × données)  48 MC signal  1 MC B+  D ( * ) °  + Bruits principaux : Bruit inter mode D°h° - D*°h° D*° reconstruit en D°  °, D°  Evénements e+e-  quark anti-quark (75 % du bruit) Pour B°  D ( * ) °  ° : B+  D ( * )  +,  +   +  °, polarisation  pion chargé mou BF est ~ 50 x BF(signal) et est connu à %

Sélection des particules les plus simples (  °  , D°  K  ) au plus complexes (D*°  D°  °,    °) Choix des sélections : Optimisation séquentielle de la signification statistique Reconstruction des canaux B°  D ( * ) °h° Optimisation « blind » : seules les simulations et les données OffPeak ont été utilisées S = nb signal MC B = nb bruit MC D (*)0   D (*)0  D (*)0  D (*)0  ’ D *0  D 0  0 D *0  D 0  D 0  K -  + D 0  K -     D 0  K -      + D 0  K s    -, K s     -                         ’         ’         e + e -  Y(4S)  B0B0 Rajout de modes par rapport aux analyses précédentes !

Sélections appliquées Majorité des sélections appliquée : classiques dans BaBar - Photons : énergie, angle d’incidence - Particules chargées : qualité de la trace, PID, pT - Résonances : masse coupées à ± 2,5  - Hélicité :   ppp°, D*°  D°  °, - Reconstruction avec  seul => veto sur les  ° - Veto sur B +  D  *  °  + pour les canaux B°  D ( * ) °  ° Bruit majoritaire : B = D + , de vrais D et  sont produits dans e+e-  qq (udsc) qq BB Discrimination suivant la topologie de l’événement - Rapport des moments de Fox-Wolfram - Poussée (thrust) - Angle poussé - Sphéricité - Polynômes de Legendre - …

 Polynômes de Legendre L0 L2,  Cos de l’angle de poussé (thrust)  Cos de l’angle d’incidence du B Sélections appliquées : le bruit quark antiquark Cost(  THRUST ) Optimisation d’un discriminant de Fisher avec MC signal vs. Données OffPeak Choix d’un ensemble de variables topologiques : compromis performance / systématique Optimisation de la signification statistique B°  D°(K  )  (  ) eff(signal) 36 – 98 % Eff( bruit) 3 – 77 % bruitsignal

Performances attendues pour cette analyse Meilleur signification statistique  5 x données de l’analyse précédente  toutes sélections optimisées  Tous les nouveaux modes n’ont pas été inclus ici ! Application des corrections aux MC liées à la reconstruction/sélec tion (  °, PID, traces) Comparaison avec l’analyse précédente pour la même méthode d’extraction du signal

Extraction du nombre d’événement de signal Analyse précédente : coupure sur  E et fit de m ES Bruit de fond piquant non discernable  Hypothèse forte sur les rapports d’embranchement  Bruits piquants discernables en  E : perte/gain d’un pion  Décalage en  E Choix d’un fit de  E après coupure sur m ES Variables communément utilisées dans BaBar : m ES,  E Choix de PDF’s physiques : formes déterminées à partir les simulations Stratégie de fit : - Formes des PDF’s fixées, - Normalisation des bruits D ( * ) °h° fixées au rapport d’embranchement du PDG puis itération avec la valeur mesurée

PDF totale Signal Continuum BB qq Bruit du D*°  B+D(*)°+B+D(*)°+ Quelques exemples de fit de MC génériques … To do list Etude de toys MC du fit (éventuel biais) Etude des systématiques ( systématiques PID, tracking, photon/  ° rapides grâce au travail de groupes spécialisés dans BaBar)

Seconde analyse : mesure de violation de CP avec les supprimés de couleur B°  D ( * ) °h° Si D° est reconstruit dans un état propre de CP ( , KK, Ks , Ks  °)  sensibilité à sin(2  ) ~ Transition b  cud jamais testée ! Pas de pinguin  faible erreurs théoriques Valeur attendue  modèle standard Contribution b  u négligée Participation à la production des ntuples et des sélections primaires Etude du discriminant de Fisher contre le fond qq Etude des modes D* 11 modes : 340 ± 32 signal S = ± 0.23 ± 0.05 C = ± 0.16 ± 0.04 OnPeak data, BB M. Bomben, CH. Cheng, V. Tisserand, V. Eyges, X. Prudent, S. Prell, JP. Lees. published in PRL 99, (2007)

Conclusions et plans Des canaux plein de potentiels : les supprimés de couleur D ( * ) h°! Contrainte de modèles de factorisation, spectroscopie des D**+, mesure de sin(2  ) et cos(2  ), … Mesure des rapports d’embranchement en cours avec runs 1 à 6 de BaBar ( 454 x 10 6 BB ) But : Moriond et FPCP (Taipei) 2008, Pour l’été-automne 2008, mise à jour de la mesure de violation de CP avec la totalité de la statistique de BaBar ( ~825 millions BB ) Participation à l’expérience : Operation manager de la chambre à fil à SLAC pendant 6 mois Participation dans TMVA pour l’implémentation du Fisher, validation & diffusion de TMVA dans BaBar Soutenance de thèse prévue pour mai-juin

Merci,