À saveur de \(B\): Une analyse des désintégrations des mésons \(B\) en 2 mésons pseudoscalaires et en 3 mésons pseudoscalaires sous la symétrie \(SU(3)_F\)

Abstract

Le modèle standard est le pilier central de la physique des particules. Il a su décrire avec précision les interactions entre les particules et a joué un rôle important dans le développement de la physique moderne. Cependant, celui-ci est incomplet. C'est dans l'espoir de découvrir de la nouvelle physique que nous avons exploré certaines failles du modèle standard, plus particulièrement dans le paradigme des désintégrations hadroniques des mésons B . L'une des questions sur laquelle nous nous sommes penchés est la violation CP. L'interaction faible étant au centre de la désintégration des mésons B, ce système est propice à l'étude de la violation CP. Dans le premier article de ce mémoire, nous discutons de la méthodologie pour étudier les désintégrations vers un état final composé de trois mésons pseudoscalaires dans un état purement antisymétrique. Nous y présentons une méthode pour extraire la phase gamma au centre de l'interaction faible et nous présentons différentes relations existant entre les désintégrations sous la symétrie SU(3)F. Cette symétrie est d'ailleurs le centre de notre recherche pour le deuxième article. Nous y étudions les désintégrations vers deux mésons pseudoscalaires. Utilisant la théorie des groupes pour paramétrer les désintégrations, il est possible d'exprimer les désintégrations avec 13 paramètres théoriques. Ayant assez de données expérimentales pour effectuer un fit sur les paramètres, nous avons pu déterminer que pour bien décrire les données expérimentales, le fit requière une brisure de la symétrie SU(3)F de l'ordre de 1000%. Cette valeur étant largement supérieure à la valeur prédite par le modèle standard, ceci pourrait être une indication de la présence de nouvelle physique.

The Standard Model is the central pillar of particle physics. It has accurately described the interactions between particles and played a crucial role in the development of modern physics. However, it is incomplete. In the hope of discovering new physics, we have explored certain shortcomings of the Standard Model, particularly in the paradigm of hadronic decays of B mesons. One of the questions we focused on is CP violation. With the weak interaction being central to the decay of B mesons, this system is well suited for studying CP violation. In the first article of this thesis, we discuss the methodology for studying decays to a final state composed of three pseudoscalar mesons in a purely antisymmetric state. We present a method to extract the phase gamma at the centre of the weak interaction and discuss various relationships existing between decays under the SU(3)F symmetry. This symmetry is also the focus of our research for the second article. We study decays into two pseudoscalar mesons. Using group theory to parameterize the decays, it is possible to express the decays with 13 theoretical parameters. Having enough experimental data to perform a fit on the parameters, we determined that to accurately describe the experimental data, the fit requires a breaking of the SU(3)F symmetry on the order of 1000%. This value, being significantly higher than the value predicted by the Standard Model, could be an indication of the presence of new physics.