Décembre 2003Marie Legendre - JJC 20031 Étude de la violation de CP dans les désintégrations B 0  D*   ± partiellement reconstruites Marie Legendre.

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1 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20031 Étude de la violation de CP dans les désintégrations B 0  D*   ± partiellement reconstruites Marie Legendre

2 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20032 Le formalisme CKM de la violation de CP Matrice complexe unitaire : CP (Phase complexe non triviale) Paramétrisation de Wolfenstein :  Se traduit par un triangle d’unitarité dans le plan 

3 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20033 Observations de la violation de CP 1964 : observation dans les systèmes de mésons K 1964 : observation dans les systèmes de mésons K 2001 : observation dans les systèmes de mésons B d (BaBar et Belle) par la mesure de sin(2β) 2001 : observation dans les systèmes de mésons B d (BaBar et Belle) par la mesure de sin(2β) BaBar : Étudier la violation de CP dans les systèmes de mésons B vérifier que la violation de CP est bien une propriété des quarks vérifier que la violation de CP est bien une propriété des quarks vérifier la cohérence du MS de l’interaction faible vérifier la cohérence du MS de l’interaction faible contraindre les paramètres de CKM (angles , ,  ) contraindre les paramètres de CKM (angles , ,  ) β maintenant bien mesuré : β maintenant bien mesuré : sin(2  = 0.741±0.067±0.033 2° étape : surcontraindre le triangle par la mesure de α et γ et la mesure des côtés 2° étape : surcontraindre le triangle par la mesure de α et γ et la mesure des côtés recherche de nouvelle physique recherche de nouvelle physique Les 3 triangles d’unitarité dans une échelle commune (K) (B s ) (B d )

4 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20034 Les systèmes de mésons B neutres B 0 : états propres (e.p.) de saveurs  états propres de masse _  Oscillation B 0 /B 0 à la fréquence  m d _ _ ep de saveur : bd, bd ep physiques : B H, B L Violation de CP : e.p. de CP  e.p. physiques btd _d_d _t_t _b_b  m d ~ 0.47 ps -1

5 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20035 Différents types de violation de CP Violation de CP dans les désintégrations (directe) Violation de CP dans le mélange (indirecte) Violation de CP dans les interférences entre les désintégrations avec et sans mélange : B0B0 _B0_B0 f mélange  Asymétries dépendant du temps B 0 se désintègre directement en un état final f ou après mélange avec le B 0 On doit mesurer Δt, la différence de temps entre les désintégrations des 2 B

6 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20036 L’accélérateur au SLAC (Californie) C’est une usine à B Faisceaux asymétriques en énergie : E(e + ) = 3.1 GeV E(e - ) = 9.0 GeV Faisceau réglé à la résonance Υ(4s) : se désintègre ~ 100% en une paire BB corrélée Υ(4s) Faisceaux asymétriques : La paire BB est boostée (γβ = 0.56)  Permet la mesure de Δt

7 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20037 Le détecteur BABAR IFR (retour de champ instrumenté) Identification µ, hadrons neutres DIRC (Cerenkov) Identification K +/- /π +/- /p Solénoïde 1.5T Calorimètre électromagnétique Identification e +/-, Reconstruction π 0 Chambre à dérive Traces chargées, Identification Détecteur de vertex Mesure du temps de vol des B

8 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20038 B 0 et B 0 peuvent se désintégrer dans le même état final D* - π +  violation de CP dans les interférences entre le mélange et la désintégration Violation de CP dans B 0  D* - π + Diagramme dominant : transition b  cDiagramme supprimé : transition b  u  On s’attend à de petites asymétries Remarque : états finals pas états propres de CP interférences entre les 2 amplitudes : phase faible relative  phase forte relative  entre les 2 amplitudes  Mesure sin(2  +  ) V ub

9 décembre 2003Marie Legendre - JJC 20039 on ne reconstruit pas le D 0 on calcule la masse manquante dans l’évènement Petite valeur de r  besoin de beaucoup de statistique Reconstruction de Méthode de reconstruction partielle ff D0D0 P(  s - ) < 250 MeV E(π f ) ~ 0.5 m B 1 rad pique à la masse nominale du D 0 signal largeur 3 MeV Reconstruction partielle : permet de gagner un facteur 10 sur la stat mais plus de bruit de fond

10 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200310 Technique expérimentale : étiquetage B 0 rec B 0 tag Y(4s) e-e- e+e+ D*  Production d’une paire cohérente BB À l’instant de la désintégration du 1° B, les 2 B sont dans des états de saveur opposées Le 2° B oscille entre B 0 et B 0 à la fréquence Δm d avant de se désintégrer Permet d’étiqueter la saveur de B tag Connaissant la saveur de B tag à l’instant de sa désintégration t tag et sa loi d’évolution temporelle entre t rec et t tag, on détermine la saveur de B rec à l’instant t rec de sa désintégration

11 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200311 B → D*   ± Bruit de fond BB qui “pique” (D**π, D*ππ…) Combinatoire Continuum e + e - → qq (q = u, d, s, c) D*  combinatoric peaking continuum signal continuum BB Bruits de fond Variable discriminante de forme d’événement B sphérique Continuum (Fisher) sidebandrégion du signal

12 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200312 Probabilités des désintégrations B 0 /B 0 en D*  π ± avec r << 1  A ~ 1 S ± ~ 2 r sin(2β+γ±δ) Détermination de sin(2β+γ) grâce à l’évolution temporelle Paramètres de CP mesurés

13 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200313 Procédure de l’analyse et résultats 2 analyses en parallèle pour les événements étiquetés par des kaons ou des leptons Analyse en 3 étapes : fit cinématique déterminer les formes des PDFs masse manquante et fisher ajuster le nombre d’événement signal ajuster le nombre d’événement signal modélisation des bruits de fond dans la sideband fit en Δt dans la région du signal fit des paramètres Δm, τ etc… fit des paramètres de CP fit des paramètres de CP Combinaison des résultats : 2 r sin(2β+γ) cos(δ) = -0.063 ± 0.024 stat ± 0.014 syst Dévie de 0 par plus de 2.3 σ (2.6 stat)

14 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200314 En l’absence de bruit de fond et d’effets expérimentaux : A CP rec = 2 r sin(2β+γ) cos(δ) sin(Δm.Δt) Asymétries de CP dépendantes du temps Lepton tagKaon tag

15 décembre 2003Marie Legendre - JJC 200315Conclusion En utilisant Feldman Cousins, limites sur |sin(2  +  )| : |sin  | > 0.87 @ 68% CL |sin  | > 0.58 @ 95% CL 2 r sin(2β+γ) cos(δ) = -0.063 ± 0.024 stat ± 0.014 syst On mesure une asymétrie de CP indépendante de toute hypothèse théorique : l’asymétrie dévie de 0 à 2.3 σ Contraintes dans le plan  Documentation : Papier de conférence : hep- ex/0307036 PRL (soumise) : hep-ex/0310037