Soutenance de thèse de CONSIGNY Isaac-Paul
Titre de thèse
Recherche de violation de saveur leptonique dans les désintégrations de mésons B -> rho tau lepton à
l'aide des expériences Belle et Belle II et études des performances de reconstruction des trajectoires
Search for lepton flavour violating decays B -> rho tau lepton , at Belle and Belle II experiments and tracking performance studies
Résumé de la thèse
Cette thèse présente la première recherche des désintégrations violant la saveur
leptonique B0 → ρ0τ±ℓ∓, où ℓ désigne un électron ou un muon. Ces modes étants
interdits dans le modèle standard, leur observation serait un signe clair de nouvelle
physique. L'étude utilise les données collectées à la résonance Υ(4S) par Belle et
la première partie de celles de Belle II, correspondant respectivement à des lumi-
nosités intégrées de 711 fb−1 et 365 fb−1. Un des deux mésons B de l'évènement est
entièrement reconstruit grâce à une technique d'étiquetage exclusive hadronique.
Le signal est ensuite recherché dans la masse de recul du lepton τ, calculée à partir
du méson B étiqueté et du système visible ρ0ℓ. Le bruit de fond est réduit en deux
étapes, d'abord avec une sélection basée sur des coupures ciblant des contributions
spécifiques, puis avec une sélection à base de des arbres de décision boostés. Le
rapport d'embranchement est extrait par un ajustement simultané de maximum de
vraisemblance aux distributions de masse de recul de Belle et Belle II. La sensibilité
est exprimée par des limites supérieures attendues comprises entre 2 . 63 × 10−5 et
3 . 93 × 10−5 à 90% de niveau de confiance, obtenues avec la méthode asymptotique
C Ls .
Cette thèse présente également une étude des performances de reconstruction
des traces à Belle II. Le taux de fausses traces et l'efficacité de reconstruction sont
mesurés dans des évènements e+e− → τ+τ− en fonction d'une sélection sur le temps
caractéristique des traces. a permis de montrer que la selection optimale sur le temps
caracteristique des traces réduit le taux de fausses traces de (2 . 01 ± 0 . 12)% à (0 . 98 ±
0 . 08)%, tandis que l'efficacité varie seulement de (88 . 92 ± 0 . 04)% à (88 . 68 ± 0 . 04)%.
Enfin, une nouvelle fonctionnalité automatisée dédiée à la mesure du taux de fausses
traces a été développée.
Thesis resume
This thesis presents the first search for the lepton-flavour-violating decays B0 →
ρ0τ±ℓ∓, where ℓ is an electron or a muon. As these modes are forbidden in the
Standard Model, their observation would be a clear sign of new physics. The study
uses data collected at the Υ(4S) resonance by the Belle experiment and the run 1 of
Belle II, corresponding to integrated luminosities of 711 fb−1 and 365 fb−1, respec-
tively. One of the two B mesons in the event is fully reconstructed using an exclusive
hadronic tagging algorithm. The signal is then searched for in the τ recoil mass distri-
bution, computed from the tagged B meson and the visible ρ0ℓ system. Background is
suppressed in two stages, first through a cut-based selection targeting specific contri-
butions and then with boosted decision trees. The branching fraction is extracted from
a simultaneous fit to the Belle and Belle II recoil mass distributions. The sensitivity is
reported as median expected upper limits ranging from 2 . 63 × 10−5 to 3 . 93 × 10−5 at
90% confidence level, obtained with the asymptotic C Ls method.
This thesis also presents a study of the Belle II tracking performance. The fake-track
rate and the tracking efficiency are measured in e+e− → τ+τ− events as functions of a
track time selection derived from the silicon vertex detector. The analysis shows an
optimal seleciton on the track time reduces the fake-track rate from (2 . 01 ± 0 . 12)% to
(0 . 98±0 . 08)%, while the efficiency changes only from (88 . 92±0 . 04)% to (88 . 68±0 . 04)%.
Finally, an automated workflow dedicated to this measurement was implemented in
Belle II framework.