Measurement of the CKM angle gamma of the unitarity triangle of the CKM matrix in B->D*K decays at the BaBar experiment
Mesure de l'angle gamma du triangle d'unitarité de la matrice CKM dans les désintégrations B-> D*K auprès de l'expérience BaBar
Résumé
This thesis applies the Gronau-London-Wyler (GLW) method to the $B^\pm\to D^*K^{\pm}$ decays in view of measuring the angle $\gamma$ of the unitarity triangle of the \CKM matrix at the \babar\ experiment. After a review of \CP violation, we describe the different paths used so far for measuring $\gamma$, with a special emphasis on the GLW method. Then the analysis is presented. It relies on an optimized selection for maximising signal sensitivity, and on an extended maximum likelihood fit from which we extract the four GLW observables $\mathcal A_{\CP\pm}^*$ and $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ related to $\gamma$. Results obtained using Run 1 to 5 of \babar, corresponding to 347 fb$^{-1}$, i.e. $381\times 10^6$ $B\bar B$ pairs, give $\mathcal A_{\CP+}^*=-0,114\pm0,089\pm0,007$, $\mathcal A_{\CP-}^*=0,060\pm0,099\pm0,016$, $\mathcal R_{\CP+}^*=1,313\pm0,132\pm0,029$, $\mathcal R_{\CP-}^*=1,081\pm0,119\pm0,034$. Translated into cartesian coordinates $x_\pm^*$ for comparing with Dalitz analysis, we get $x_+^*=0,112\pm0,061\pm0,012$, $x_-^*=0,004\pm0,059\pm0,012$. All these results are in agreement with previous measurements from \babar\ an Belle when available. Precision is improved by a factor two on \CP even observables and a factor three for \CP odd observables, in particular due to the use of $D^*\to D^0\gamma$ decays, and is better on $x_\pm^*$ than the world average of \babar\ and Belle Dalitz measurements. The statistics used is too small for providing a precise enough $r_B^*$ with $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ that could constrain $\gamma$. However the combination of our results with Dalitz measurements will improve this constraint.
Cette thèse présente la mise en oeuvre de la méthode de Gronau-London-Wyler (GLW) pour les désintégrations B-> D*K. Elle s'inscrit dans le cadre de la mesure de l'angle gamma du triangle d'unitarité de la matrice CKM. Les données utilisées proviennent de l'expérience babar. Après une revue de la violation de CP dans le Modèle Standard, les principaux moyens utilisés à l'heure actuelle pour mesurer l'angle gamma sont décrits, avec un intérêt particulier pour la méthode GLW. L'analyse des modes B-> D*K est ensuite présentée. Elle repose sur une sélection optimisée pour maximiser la sensibilité au signal. Un ajustement par maximum de vraisemblance permet de mesurer les quatre observables GLW $\mathcal A_{\CP\pm}^*$ et $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ reliées à l'angle gamma. Les résultats obtenus sur les Runs 1 à 5 de BaBar, correspondant à 347 fb$^{-1}$, soit environ $381\times 10^6$ paires $B\bar B$, sont $\mathcal A_{\CP+}^*=-0,114\pm0,089\pm0,007$, $\mathcal A_{\CP-}^*=0,060\pm0,099\pm0,016$, $\mathcal R_{\CP+}^*=1,313\pm0,132\pm0,029$, $\mathcal R_{\CP-}^*=1,081\pm0,119\pm0,034$. Traduits en terme de coordonnées cartésiennes $x_\pm^*$ afin de faciliter la comparaison avec la méthode de Dalitz, ils mènent à $x_+^*=0,112\pm0,061\pm0,012$, $x_-^*=0,004\pm0,059\pm0,012$. Ces valeurs obtenues sont compatibles avec les mesures précédentes de babar et Belle. La prise en compte des modes $D*->D0gamma$ permet d'améliorer la précision, par une réduction de l'incertitude d'un facteur deux pour les observables de CP paire et d'un facteur trois pour celles de CP impaire. La précision obtenue sur les coordonnées cartésiennes est meilleure que celle provenant de la combinaison des mesures des analyses de Dalitz de BaBar et Belle. La statistique utilisée ne permet pas d'attendre avec $\mathcal R_{\CP\pm}^*$ une précision suffisante sur $r_B^*$ afin d'en déduire une contrainte sur gamma avec la méthode GLW seule. Néanmoins la combinaison de cette mesure avec celles issues des analyses de Dalitz déjà disponibles permettra de l'améliorer.