Measurement of the CKM angle gamma in B+- -> D0[-> Ks pi+ pi- pi0]h+- decays at LHCb and commissioning of the SciFi tracker

Mesure de l'angle CKM gamma dans les désintégrations B+- -> D0[-> Ks pi+ pi- pi0]h+- à LHCb et mise en service du détecteur de traces SciFi L'Univers observable est principalement constitué de matière, alors que quasiment toute l'anti-matière a disparu dans les premiers instants. L'Univers obéirait alors aux conditions de Sakharov, impliquant l'existence d'une violation des symmétries C et CP. Dans le modèle standard (MS), la contribution principale à la violation CP provient du méchanisme CKM, impliquant une matrice de mélange complexe unitaire qui définit le couplage entre les quarks de type up et down à travers l'interaction faible. Cette matrice peut être paramétrisée par quatre paramètres indépendants et expérimentalement mesurables. En particulier, l'angle gamma de la matrice CKM établit une référence pour la violation CP, à comparer avec les prédictions du MS. Les mesures directes avec des diagrammes à l'arbre, théoriquement propres, établissent une "chandelle standard" pour le MS. L'on peut alors tester le désaccord avec des mesures faisant intervenir des boucles et sensibles à des phénomènes de nouvelle physique. Le groupe CKMfitter a prouvé qu'avec une précision de l'ordre de 1° sur les mesures directes, le MS peut être testé à des niveaux d'énergie jusqu'à au moins 17 TeV. La combinaison des mesures directes à LHCb donne gamma=(63.8-3.7+3.5)°, alors que la moyenne mondiale pour les mesures indirectes est de gamma=(65.5-2.7+1.1)°. Comme aucune analyse ne domine la mesure, tout mode additionnel ou nouvelle méthode pour traiter les désintégrations en charme ouvert du B (B(s)->D(*)0 X), se produisant à l'arbre, peuvent aider à améliorer la précision. L'angle gamma est directement mesurable par modulation d'amplitude lors de l'interférence entre les processus b->(c anti-u s) et b->(u anti-c s). C'est le cas dans l'analyse binnée étudiée dans cette thèse avec le mode B+-->Dh+- avec D0->Ks0 pi+ pi- pi0 en utilisant une méthode BPGGSZ. La méthode BPGGSZ avec la désintégration à trois corps D0->Ks0 pi+ pi- est actuellement le mode le plus précis qui ait été étudié à LHCb. C'est pourquoi nous étudions le mode compagnon avec un pi0 additionnel, qui a déjà été étudié dans l'expérience Belle, mais toujours pas à LHCb, alors que nous obtenons plus de deux fois la statistique de Belle avec les runs 1 et 2, correspondant à une luminosité intégrée de 9fb-1. La méthode BPGGSZ consiste en l'analyse de l'amplitude de désintégration en fonction de l'espace des phases de D. Il en résulte une haute sensibilité à gamma grâce à la riche structure de résonance, mais requiert une connaissance de la différence de phase forte entre les processus D0 et anti-D0, qui varie avec la cinématique de l'état final. Cette analyse prend alors comme input une carte binnée de la phase forte mesurée par l'expérience CLEO-c. De plus, une importante mise à niveau du détecteur LHCb a été réalisée ces dernières années, avant la prise de données du run 3. La luminosité instantanée attendue est cinq fois plus élevée que lors des runs précédents, principalement grâce à un nouveau système d'acquisition de données à 40Mhz. Une telle fréquence, en plus des contraintes de radiation croissantes et de la volonté d'augmenter la résolution spatiale, conduit à la construction d'une nouvelle version du détecteur LHCb, comprenant notamment un détecteur de trace à la pointe de la technologie : le SciFi (Scintillating Fibers). L'analyse menée dans cette thèse pourrait ultérieurement bénéficier de cette mise à niveau. En particulier, une haute efficacité de reconstruction des traces liée aux performances du SciFi est d'une importance capitale pour reconstruire les cinq traces chargées. J'ai participé, dès le début de ma thèse, à la fin de sa construction, ainsi qu'à sa mise en service. Pour ce faire, j'ai eu l'opportunité de séjourner au CERN pendant six mois. Mes contributions au SciFi incluent la surveillance de la température des FEBs (en ligne et hors ligne), la migration de la description de la géométrie dans le software, et l'alignement temporel fin dans les cartes PACIFIC.