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Etude de la violation directe de CP dans les désintégrations
Responsable : Pascal David
tél : 01 44 27 41 92
e-mail : pascal.david lpnhe.in2p3.fr
La violation de la symétrie CP reste aujourd’hui l’un des points essentiels pour valider le modèle standard. Depuis de nombreuses années, ce sujet est étudié à travers certaines désintégrations d’événements étranges (i.e. faisant intervenir un quark s), qui forment, avec certaines désintégrations faisant intervenir d’autres saveurs, une classe de processus violant cette symétrie.
Plusieurs types de violation de la symétrie CP sont à considérer. Soit une violation qui ne fait intervenir que le processus de désintégration (i.e. l’élément de matrice), appelée violation directe, soit une violation qui ne fait intervenir que le processus de mélange des saveurs, appelée violation indirecte, soit une violation qui mélange ces deux types de processus, violation directe et indirecte, appelée de manière générique violation de CP.
Au cours de ces dernières années, deux collaborations se sont formées pour
étudier ce phénomène exclusivement dans le secteur des mésons beaux (i.e. faisant intervenir un quark b) : BaBar et Belle. Les résultats obtenus, compatibles entre eux, ont permis d’une part d’étendre sans contestation possible le phénomène de violation de CP aux événements beaux, d’autre part, d’inscrire ce phénomène dans le cadre du modèle standard de manière naturelle et sans recourir à une extension de ce modèle.
Cependant, de par les caractéristiques des processus étudiés (uniquement les $B_d^0$) par ces deux collaborations, de par les performances des collisionneurs et la statistique disponible, il n’a pas été encore possible de distinguer formellement la violation de CP directe de la violation indirecte de CP dans ce secteur.
Puisque la violation directe de CP est attestée dans le secteur de l’étrangeté, il convient maintenant de vérifier son « universalité » dans le secteur de la beauté. Parmi l’ensemble des possibilités ouvertes, certaines semblent très prometteuses : l’étude de la violation de CP directe à travers les désintégrations des mésons beaux chargés. Cependant, ces études se révèlent très délicates tant les
probabilités de désintégrations des mésons beaux chargés dans les canaux susceptibles de violer la symétrie sont faibles ($\sim 10^{-5}$). D’autre part,
l’étude de la violation de CP directe dans le secteur de l’étrangeté nous
informe de la très faible valeur attendue pour cette violation.
Une première étude a été menée sur les désintégrations $B^{\pm} \rightarrow \pi^+ \pi^- K^{\pm}$ via des états intermédiaires résonnants dont les interférences agissent comme des « amplificateurs » locaux (i.e. dans différentes zones de l’espace des phases) de la violation directe de CP. Cette étude reste à finaliser pour la prise de données (vers 2010) du détecteur LHCb dans le cadre du projet LHC.
Dans un esprit un peu différent, un autre canal semble très prometteur, $B^{\pm} \rightarrow \eta^{’} (\pi^+ \pi^- \gamma) K^{\pm}$, dont l’effet de violation directe de CP attendue est relativement important. D’autre part, ce canal constitue un bruit de fond important pour le canal $B^{\pm} \rightarrow \pi^+ \pi^- K^{\pm}$.
Les résultats de ces études permettront, non seulement d’obtenir une valeur de la violation directe mais encore de contraindre fortement le triangle d’unitarité issu de la matrice CKM, grace à l’obtention -de par la nature des désintégrations faisant intervenir différents diagrammes de Feynman- du troisième angle (i.e. $\gamma$) de ce triangle.
Pour parvenir à des résultats statistiquement significatifs il est nécessaire de mener l’analyse sur un large échantillon d’événements beaux. LHCb, pour une luminosité et une énergie conformes à celles qui sont attendues, doit « produire » $\sim 10^{12}$ événements beaux par an, de sorte que LHCb constitue l’environnement adéquat pour mener de telles études.
Collaboration : LHCb
Lieu de travail : LPNHE - Paris
Déplacements : CERN (Suisse)
Documentation :
Contact : Pascal David, 01 44 27 41 92 ou pascal.david lpnhe.in2p3.fr
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