Etude du Bc dans LHCb – BcLHCb

L'équipe formée autour du projet est constituée de physiciens membres de la collaboration LHCb. L'expérience LHCb est une expérience de physique des particules qui sera située auprès du futur accélérateur de protons du CERN (LHC) et qui commencera à enregistrer des données au cours de 2008. Elle sera consacrée à l'étude des propriétés du quark beau. Le projet a pour objectif d'étudier la particule Bc, particule découverte récemment (1997) mais qui est mal connue car peu d'événements la contenant ont été encore observés. Les collisions du LHC produiront le méson Bc en quantité bien supérieure à ce qui a été produit jusqu'à présent et le détecteur de l'expérience LHCb, construit spécifiquement pour étudier les particules contenant le quark beau constituera l'outil idéal pour réaliser cette étude. L'intérêt principal du Bc est qu'il constitue l'état fondamental d'un système de deux quarks lourds, le quark beau, b, et le quark charme, c. Pour cette raison, des calculs théoriques prédisent de façon précise la masse et la durée de vie de cette particule. Le projet a pour objectif de mesurer très précisément ces quantités pour les confronter à ces prédictions. D'autre part, le Bc se désintègre majoritairement en Bs, particule dont l'étude sera l'un des objectifs principaux de l'expérience LHCb. En effet, le Bs peut osciller avec une fréquence qui n'a jamais été mesurée et dont la valeur est un test fondamental de la validité du modèle standard. Des méthodes d'analyse des Bs sont actuellement développées pour permettre d'observer leurs oscillations, mais l'utilisation de Bs provenant de désintégrations de Bc serait une méthode complémentaire originale à ces analyses « classiques ». Bien que permettant de n'obtenir qu'un nombre plus réduit d'événements, cette approche aurait l'avantage de s'affranchir de la nécessité d'étiqueter la saveur initiale du Bs. Cet étiquetage constitue une des difficultés principales des analyses « classiques » mais n'est pas nécessaire si le Bs provient de la désintégration du Bc, la charge du Bc donnant de façon certaine la même information.Le projet se déroulera en plusieurs étapes : * La première étape du projet est d'étudier des générateurs Monte Carlo spécifiquement développés pour décrire les mécanismes de production des Bc. Ces générateurs permettent d'obtenir de façon plus réaliste que les générateurs habituellement utilisés les spectres en impulsion et les sections efficaces de production attendues pour le Bc. L'étude de ces générateurs devra se faire en collaboration avec les physiciens théoriciens qui les développent. Le but de cette étude sera de fournir des lots de données de simulation les plus réalistes possibles pour préparer efficacement l'analyse des données réelles lorsqu'elles seront disponibles. * La deuxième étape est de préparer les outils d'analyse nécessaires à l'étude du Bc lorsque les premières données seront disponibles. Un des objectifs du projet est de mesurer précisément la masse de cette particule. Ce type de mesure ne fait pas partie des mesures habituellement conduites dans l'expérience : il sera nécessaire de comprendre les difficultés propres à celle-ci (comment utiliser les mesures de champ magnétique dans l'expérience, comment connaître précisément les erreurs de mesure sur les impulsions des particules). De la même façon, il sera important de pouvoir mesurer des taux de branchement absolus des modes de désintégration du Bc et donc de mettre en place à l'avance une stratégie pour effectuer cela puisque ce ne sera pas non plus une mesure courante dans LHCb. * La dernière étape du projet sera d'analyser les données de l'expérience LHCb pour reconstruire les événements contenant des Bc. Cette analyse, forte consommatrice de temps de calcul informatique, nécessitera d'utiliser des grilles de calcul et en particulier les centres de calcul locaux français où les données de LHCb seront accessibles et où d'importantes ressources de calcul seront disponibles. Il pourra également