Company LOGO 1 JAHJAH-HUSSEIN Marwa LPC Clermont Ferrand Analyse du canal Λ b →Λ J/Ψ et test du Renversement du Temps avec le détecteur LHCb.

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1 Company LOGO 1 JAHJAH-HUSSEIN Marwa LPC Clermont Ferrand Analyse du canal Λ b →Λ J/Ψ et test du Renversement du Temps avec le détecteur LHCb

2 22 Plan JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008 1.Introduction 2.Recherche de la violation du renversement du temps 3.Pourquoi Λ b →Λ J/Ψ ? 4.Cinématique et distributions angulaires 5.Production de b dans LHCb 6.Enjeux de l’analyse 7.Conclusion et perspectives

3 Transformées des grandeurs cinématiques usuelles  Le renversement du temps t en –t La symétrie T est-elle respectée ? Introduction 3 JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008  3 Symétries discrètes élémentaires  La Parité P :  La conjugaison de charge C : o En Physique Subatomique, particule → antiparticule

4 4  En 1957, Mme Wu et al : mise en évidence de la violation de C et de P dans la désintégration du Cobalt CP :  La violation CP a été découverte en 1964 dans le système des Kaons Violation du CP JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

5 5 Recherche de la violation du T  Théorème CPT : violation CP violation du renversement du temps (T), mais …. C’est indirect  Pourrait-on rechercher la violation directe de T ?  T opérateur anti-unitaire  T n'est pas une observable quantique Observables impaires par T (T- odd effect) Polarisation des résonances ( )  Une autre fenêtre sur la phase violant CP dans le MS. JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

6 6  ~10% des quarks b s’hadronisent en Baryons beaux (B b )  90% des B b = Λ b  Rapport d’embranchement : ( 4.7 ± 2.8 ).10 -4 (CDF)  J/Ψ signature expérimentale très claire Λ b → Λ J/Ψ  LHC beauty experiment (LHCb) : o Mesure de précision de la phase violant CP o Recherche des désintégrations rares des hadrons beaux JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

7 7 Cinématique et distributions angulaires  Λ b polarisé transversalement dans les collisions Proton-Proton suivant la normale au plan de production de Λ b,  Cinématique : Formalisme d’Hélicité de Jacob-Wick-Jackson et introduction de la matrice densité de polarisation du Λ b ( Λ b Decays into Λ –Vector, Phys. Lett. B 614,p.165) (∑) : Plan de production du Λ b (∑) JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

8 8 Cinématique et distributions angulaires  Distribution du Λ dans le repère propre du Λ b :  Distribution du Proton dans le repère propre du Λ :  Distribution du muon dans le repère propre du J/Ψ : Polarisation de Lambdab suivant n Elément de la matrice de densité de polarisation Paramère d’asymétrie de l’Hélicité Polarization de Lambda JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

9 9 Production de b dans LHCb  Production de la paire bb prédominante à petit angle :  Section efficace du bb produite dans l’acceptance de LHCb : σ bb ~ 500 μb  Seul bras : θ~10-300 mrad  Luminosité de LHCb :  = 2.10 32 cm -2 s -1  L max = 5.10 32 cm -2 s -1 Probabilité maximale d’avoir une seule interaction par croisement  2 fb -1 pour une année nominale (t = 10 7 s)  ~10 12 bb/an JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

10 10 Topologie de la désintégration MUONPROTONPION JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

11 11 Le détecteur LHCb JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008  TRIGGER : ~ 600 Hz trigger dimuons Échantillon de J/Ψ inclusifs  Sélection off-line de Λ b → Λ J/Ψ  PID (p)  Trajectographie o Longues J/ Ψ o Longues et Downstream Λ

12 12 Enjeux de l’analyse  On s’attend ~ à 400k /an  Extraction du Signal (noyé dans une combinatoire importante)  Un échantillon d’événements comportant un a été généré dans l’acceptance du détecteur  Exemples de bdf : b b-bar inclusifs, JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

13 13 PID : Test de l’Hypothèse Trace Downstream ∆LL pπ = ln L(p) – ln L(π) = ln [L(p)/L(π)] Pion de la fragmentation Proton de la fragmentation Proton du signal Trace long JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

14 14 Masse invariante Etude en cours afin d’optimiser l’efficacité du signal et la rejection du bruit de fond simultanement JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

15 15 Conclusion et perspectives  Premières données  Mesure précise de la masse du Λ b  Mesure du temps de vie du Λ b  Mesure du BR de Λ b → Λ J /Ψ  A long terme  Détermination des paramètres dynamiques inconnus (Nucl. Phys.B.(Proc.Suppl.),174, p.169 (2007))  Extraction de la polarisation du Λ b à partir des distributions angulaires et mesure des polarisations des résonances Λ et J/Ψ JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008

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18 18  Λ b is transversally polarized in Proton-Proton collisions like hyperons.  Helicity formalism of Jacob Wick Jackson  Λ b decay amplitude :  Resonance decay amplitude in their helicity frame  Total decay amplitude  Decay probability : Hadronic matrix elementWigner matrix

19 19 Le modele est constitué d’une partie cinématique construite sur le formalisme de J-W-J et exploite la polarisation transverse du Lambdab et celle des particules Intermediaires Lambda et v. La partie dynamique a été confié à un theoricien

20 20 Temps de vie du Λ b  Selon le modèle des quarks spectateurs, les quarks legers ne doivent pas affecter la désintégration du quark beau.  les hadrons b doivent avoir le même temps de vie  le temps de vie du lambdab serait alors égal à celui du B 0 d qui est mesuré avec une grande précision ζ ( Λ b )= ζ (B 0 b ) PDG =1,530 ± 0,009 ps CDF 1 (1996) : ζ( Λ b ) = 1.32 ± 0.15 ± 0.07 ps OPAL (1998) : ζ( Λ b ) = 1 29 -0.22 +0.254 +0.24 ± 0 6 ps ALEPH (1998) : ζ( Λ b ) = 1.21± 0.11 ps DELPHI (1999) : ζ( Λ b ) = 1.11 -0.18 +0.19 ± 0.04 ps DDO (2005) : ζ( Λ b ) = 1.22 -0.18 +0.22 ± 0.04 ps Semileptonic decay : Λ b →Λ + c l - v with l = e−,μ − JJC08-Saint Flour 1 – 5 Decembre 2008