Prsentation PowerPoint

20 novembre 2013

Soutenance HDR

Vincent Poireau1

Rapports d'embranchement et rsonances dans BaBaretflux cosmique de positons dans AMSLexprience BaBarIntroductionRapports dembranchementMesure Analyse disospin Mesure de sin 2 et cos 2 tude des rsonancesLes rsonances charmoniums Les rsonances cs

Lexprience AMSIntroductionMesure de la fraction de positonsProjet de recherche sur la mesure du flux de positonsPLAN2Vincent Poireau

Thse sur DELPHI, CEA (1998-2001)Post-doc sur CMS, CERN (2001-2002)Entre au CNRS/LAPP sur BaBar (2003)Expatriation SLAC (2004-2006)Collaboration AMS (2012)

Principales responsabilits scientifiquesSystme de contrle de la chambre fils de BaBar (2003-2006)Coordinateur gnral de la prise de donnes de BaBar (2006)Chambre fils de BaBar (2006-2010)Coordinateur du groupe de physique BaBar Dsintgrations des msons B en particules charmes (2008-2011)Calcul au ccin2p3 pour BaBar (2008-) et AMS (2013-)Publication board de BaBar (2011-2014)

Encadrement2 tudiants en Master 1, 1 tudiant en Master 2 + thse, 1 postdocPARCOURS3Vincent Poireau

Lexprience BaBarVincent Poireau4

PEP-II ET BABAR5

e- 9 GeVe+ 3,1 GeV

Luminosit instantane :L = 12,1 1033 cm-2s-1 Section efficace effectivenergie dans le centre de masse: 10,58 GeVe+ e- (4S) (bb) BB LEXPRIENCE BABAR6

Dtecteur de vertex siliciumReconstruction prcise des vertex, dE/dx Dtecteur CherenkovIdentification, K/Retour de champ instrumentIdentification , dtection des hadrons neutres9 GeV e-Chambre filsImpulsion, dE/dxSolnode 1,5 T3,1 GeV e+Calorimtre lectromagntiqueIdentification des 0, , e-, dtection des hadrons neutres

Lexprience stoppe en 2008, enregistrant 553 fb-1PRINCIPAUX RSULTATS7Vincent Poireau

Plus de 530 publications !

Violation de CPObservation et multiples contraintes sur le triangle dunitarit

Violation de TPremire observation ( 14), conforme ce qui est attendu pour linvariance CPT

Oscillations des msons D0

Recherche de nouvelle physique (NP)Nombreux canaux sensibles la NP (diagrammes une boucle ou diagrammes pingouins)La plupart des mesures compatibles avec le modle standardTension (3,4) avec le MS dans B D(*) -

Dcouverte de nombreuses rsonances Rsultats 2010 (avant LHCb)RAPPORTS dEMBRANCHEMENT DEB D(*) D(*) KDANS BABARVincent Poireau8IntroductionMesure des rapports dembranchementAnalyse disospin Mesure de sin 2 et cos 2B D(*) D(*) K : 22 tats finals possiblesProviennent de la transition b ccs

TATS FINALS9Vincent Poireau

Multiples intrtsContribution importante aux dsintgrations des BContribution au problme du taux de charmeTester les relations disospinMesure de sin 2 et cos 2Contiennent de nombreuses rsonancesDiagramme supprim de couleur 1/Nc2Taux de charme nombre de hadrons charms par dsintgration de B

Relation entre le taux de charme et le taux de dsintgration semi-leptonique B X l lPendant longtemps, dsaccord thorique de ces deux valeurs exprimentalesContribution bccs pense alors comme provenant principalement de B DsX, B (cc)X et B cX

1994 : contribution supplmentaire ncessaire pour bccsB D(*) D(*) K (X) prdits non ngligeablesConfirm par CLEO (1997), ALEPH (1998) et BaBar (2003)

TAUX DE CHARME10Vincent PoireauRAPPORTS dEMBRANCHEMENT DEB D(*) D(*) KDANS BABARVincent Poireau11IntroductionMesure des rapports dembranchementAnalyse disospin Mesure de sin 2 et cos 2Totalit des donnes BaBar : 429 fb-1, NBB = (470,9 0,1 2,8) 106

Reconstruction exclusiveD0 K- +, D0 K- + 0, D0 K- + - + (26 %)D+ K- + + (9 %)D*+ D0 +, D+ 0 (98 %)D*0 D0 0, D0 (100 %)K0s + - (69 %)

112 tats finals reconstruire, par exemple :B+ D0D0K+ K+K+K-+- 5 traces chargesB0 D*-D*+K0 K+K- + + + + + - - - - - 12 traces chargesB0 D*0D*0K0 K+K- + + + - - - 8 traces charges, 4 photons

Slection des msons D(*) et K Masse, nergie des produits de dsintgration, vertex, identification des particules,

RECONSTRUCTION12Vincent Poireau12Slection du mson BVariables topologiques pour supprimer e+e- qq (q=u, d, s, c) E et mES E = diffrence entre lnergie du B et lnergie du faisceau pic zroSlection sur E pic la masse du B

Distribution mES aprs la slection complte

Pour chaque mode : extraction du signal et des rapports dembranchement grce aux fits des distributions mES

SLECTIONVincent Poireau

Somme de tous lesmodes neutresSomme de tous lesmodes chargs13SignalFITS DES DONNES14Vincent Poireau

MC D*0 D0 K+ Comprendre les diffrentes contributions et leur forme en mESIllustration : B+ D*0 D0 K+

14SignalCross-feedCe sont des vnements dun certain mode D(*) D(*) K reconstruits tort dans un autre mode D(*) D(*) K D*+ D*0, D*0D0 D0D*0, D*0 D0Contribution non ngligeable pour certains modes

FITS DES DONNES15Vincent Poireau

Comprendre les diffrentes contributions et leur forme en mESIllustration : B+ D*0 D0 K+

MC D(*) D(*) K sauf D*0 D0 K+ Ici, cross-feed principalementde B+ D0 D*0 K+ Signal15SignalCross-feedBruit de fond combinatoiree+e- bb (90 %) + e+e- qq (q=u, d, s, c) (10 %)Fitt sur les donnes

FITS DES DONNES16Vincent Poireau

Comprendre les diffrentes contributions et leur forme en mESIllustration : B+ D*0 D0 K+

SignalCross-feed16SignalCross-feedBruit de fond combinatoireBruit de fond piquBruit de fond combinatoire piquant en mES

FITS DES DONNES17Vincent Poireau

Comprendre les diffrentes contributions et leur forme en mESIllustration : B+ D*0 D0 K+

MC e+e- qq Contribution piquanteSignalCross-feed17SignalCross-feedBruit de fond combinatoireBruit de fond piquFit total

FITS DES DONNES18Vincent Poireau

Comprendre les diffrentes contributions et leur forme en mESIllustration : B+ D*0 D0 K+

SignalCross-feedBdF piqu18MODESNEUTRES19Vincent Poireau

Fit totalSignalCross-feedBdf piquBdf comb.

20Vincent PoireauMODESCHARGSFit totalSignalCross-feedBdf piquBdf comb.

Mthode classique :

Efficacit : utilisation du MC D(*) D(*) K non rsonant espace des phases plat dans le plan de Dalitz

Les vnements B D(*) D(*) K contiennent de nombreuses rsonances, certaines imparfaitement connuesEfficacit rsonance efficacit non rsonantCar efficacit non plate dans le plan de Dalitz

Mthode utiliseMesure des rapports dembranchement valide quelque soit le contenu en rsonancesUtilisation de lefficacit la position de lvnement dans le plan de Dalitz + pondration du signal par cette efficacit

RAPPORTS DEMBRANCHEMENT21Vincent Poireau

Donnes plan de DalitzEfficacit plan de DalitzComment isoler la contribution du signal ?Utilisation de la mthode statistique sPlot

sPlot (Pivk et Le Diberder)Poids calcul vnement par vnement qui classifie en catgories (signal et bruit de fond)Poids bas sur la matrice de covariance et les PDFs du fit mES

Calcul rapports dembranchementNombre de signal corrig de lefficacit :

wS(i) poids sPlot pour le signal pour lvnement ii efficacit la position dans le plan de Dalitz de lvnement iRapports :

RAPPORTS DEMBRANCHEMENT22Vincent Poireau

RSULTATS23Vincent Poireau

SignalBdf piquCross-feedRapport demb. 10-4Signific.Observ pour la premire foisavec >5vidence pour la premire foisavec >3Observation de modes supprims de couleurSomme des rapports dembranchementBF(B0 D(*) D(*) K) = (3,68 0,10 0,24) %BF(B+ D(*) D(*) K) = (4,05 0,11 0,28) %Autres expriencesBelle : mesure de 2 modesLHCb : ?? possible pour les modes contenant D0, D+, D*+, K+

RSULTATS24Phys. Rev. D83, 032004 (2011)

24RAPPORTS dEMBRANCHEMENT DEB D(*) D(*) KDANS BABARVincent Poireau25IntroductionMesure des rapports dembranchementAnalyse disospin Mesure de sin 2 et cos 2Utilisation des mesures de BaBar et Belle pour vrifier les proprits disospin de B D(*) D(*) K

Symtrie disospin I relie les quarks u et dbccs I = 0Relations disospin entre les modes

Prdictions rapports dembranchementDpend de 13 paramtresFit simultan sur tous les modes permet une comparaison mesures et prdictions

Extraction de

comparer avec la valeur mondiale 1,055 0,025ANALYSE DISOSPIN26Vincent Poireau

Valeur exprimentaleValeur fit

Phys. Lett. B704, 559 (2011)

RAPPORTS dEMBRANCHEMENT DEB D(*) D(*) KDANS BABARVincent Poireau27IntroductionMesure des rapports dembranchementAnalyse disospin Mesure de sin 2 et cos 2Angle mesur prcisment via en particulier B0J/K0S, provenant de bccs

Dautres modes peuvent tre utiliss, entre autres : B0 D(*)D(*)Mais aussi B0 D(*)D(*)K0SNon supprim de Cabibbo, pas de diagrammes pingouins

tude de B0 D(*)D(*)K0S : violation de CP dpendante du temps

Seul le mode B0 D*-D*+K0S a t utilis jusqu prsent209 fb-1 de donnes BaBar Rsultat : cos 2 > 0 94 % CLLve lambigut /2 -

PerspectivesUtiliser les modes B0 D*-D+K0S+ D-D*+K0S (13) et B0 D-D+K0S (5) pour effectuer cette mesure

MESURE DE SIN 2 ET COS 228Vincent PoireauPhys. Rev. Lett. D74, 091101 (2006)

TUDES DES RSONANCESDANS BABARVincent Poireau29IntroductionLes rsonances charmoniums Les rsonances cs Rsonance : mson ou baryon de temps de vie extrmement court (100)

Pulsarstoiles neutrons tournant sur elles-mmes grande vitesse avec un fort champ magntique200 pulsars moins de 2 kpc de la TerreSeulement un petit nombre capable dmettre des positonslectrons arrachs de la surface par les champs forts lectrons produisent des photons synchrotron photons produisent paires lectrons-positons certains schappent du pulsarPrdiction prcise trs difficileINTERPRTATION57Vincent Poireau

57Amliorations de lanalyseOptimisation de la prslectionVariable BDT calorimtre optimise pour les hautes nergiesFits deux dimensionsAugmentation de la statistique : 18 mois 30 mois !PERSPECTIVES58Vincent Poireau

tendre la mesure plus haute nergieRetombe de la fraction ?Permet de discriminer entre matire noire et pulsarWIMPs : retombe brutale (seuil cinmatique)Pulsars : retombe prdite plus lenteFLUX DE POSITONSVincent Poireau59Projet de recherche : mesure du flux de positonsApporte plus dinformation pour les modles

Calcul du flux

A acceptance, efficacits du trigger et de la slection, E taille du bin en nergie, T temps dexposition (~80 %)

Mesure officielle dAMSFlux mesur jusqu 350 GeVCassure dans la pente 30 GeV

LAPP : mettre jour cette mesure plus haute nergie en amliorant lanalyse

FLUX DE POSITONS60Vincent Poireau

BaBarCollaboration encore trs active50 publications prvuesImplication personnelle dans le dtecteur, le calcul et dans lanalyse, avec plusieurs responsabilits importantesAnalyse des vnement BD(*)D(*)KMesure des rapports dembranchement, analyse disospin, violation de CPtude de nombreuses rsonancesPotentiel important des vnements D(*)D(*)K dans le futur (LHCb, Belle II), qui apporteront encore de nombreuses contributions

AMSLes mesures les plus importantes sont encore venirUne priode faste souvre pour AMS Mesure de la fraction et du flux de positonsAugmentation de la statistique et monte en nergieMatire noire ou pulsars ? Bientt une rponse ?

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES61Vincent Poireau