Les analyses ralises dansBABARreposent en partie sur les simulations Monte Carlo: les ef-cacits de slection, les distributions des di rentes variables, les validations des algorithmes d'analyse, etc., sont obtenues grce au Monte Carlo.
La simulation est ralise en trois tapes:
6Les modes de production de charme B!D() constituent la majorit des modesBreco. D'autres modes charmoniumtels que J=K0(K+ ;) sont aussi inclus dans cet chantillon, mais contribuent seulement dans une moindre mesure.
CHAPITRE 3: DISPOSITIF EXPERIMENTAL 73
la simulation de la physique
: les quadri-vecteurs des particules de la dsintgration considre sont produits alatoirementen tenant comptedes contraintes spciques aux collisionse+e; permises par PEP-II, telles que les uctuations d'nergie des particules des faisceaux, la taille de la rgion lumineuse et l'angle entre les axes des deux faisceaux. Deux programmes sont utiliss pour ceci: JETSET)61] (pour le continuum, et certaines dsintgrations des B) et EvtGen)62] (pour les dsintgrations B, dont les modes de signal considrs dans cette th se).
la propagation des particules dans la mati re du dtecteur
: cette tape est ralise par le programme GEANT )63] (la plupart des simulations utilises dans cette th se utilisent la versionGEANT4)64]), et simule les interactions des particules avec la mati re du dtecteur, incluant leur perte d'nergie, les modications de trajectoire, la production de particules secondaires, etc. Cette tape requiert la modlisation prcise de la gomtrie de BABAR et des matriaux qui le composent.
la rponse du dtecteur aux vnements simuls
: cette derni re tape repose aussi sur le programmeGEANT, car la rponse du dtecteur est dtermine par les in-teractions des particules avec les matriaux des dtecteurs de BABAR. La rponse de l'lectronique de lecture est aussi simule. Cette tape inclut les di rentes conditions de fonctionnement des sous-dtecteurs (par exemple,les tensions de la DCH, la compo-sition des gaz, etc., enregistrs lors des prises de donnes,cf.Sec. 3.2.8). D'autre part, des vnements de bruit de fond provenant de l'acclrateur sont mlangs en propor-tion raliste aux vnements gnrs par la simulapropor-tion. Nanmoins, la descrippropor-tion de la rponse des sous-dtecteurs n'est pas parfaite. Par exemple, l'e!cacit de reconstru-ction des 0 est surestime dans les simulations (voir Sec. 4.14.1). Nous aurons donc parfois besoin de corriger les simulations utilises.Pour les analyses ralises dans cette th se, nous utilisons les simulations Monte Carlo listes ci-dessous. Pour chacune de ces simulations, une version non corrige et une version corrige pour la reconstruction des 0 (voir Sec. 4.14.1) sont disponibles. Par dfaut, les versions corriges sont utilises tout au long des analyses exposes, sauf mention contraire.
Simulations communes toutes les analyses
: e+e;!+; gnrique: 8:5106 vnements.
B0B0 gnrique: 79:3106 vnements. B+B; gnrique: 90:8106 vnements. Plus d'une centaine de modes de dsintgrations non-charmes du B.
Simulations spciques l'analyse de
B0 !et
B0 !;K+: B0! non interfrant: 464103 vnements.Deux ensembles d'vnements sont gnrs sparment pour B0= B0 ! ;+ et B0= B0 ! +;: les interf-rences entre ces deux modes sont ignores. Le facteur de forme du utilis dans cette simulation est une Breit-Wigner relativiste. C'est le Monte Carlo du signal B0! utilis par dfaut dans l'analyse de B0
74 DEUXIEME PARTIE: ETUDE DE LA VIOLATION DE CP
B0! interfrant: 239103 vnements. On gn re les rsonances (770), (1450) et (1700) en prenant en compte les interfrences. Le facteur de forme utilis dans le Monte Carlo utilise la paramtrisation de K-hn-Santamaria )65]:F(s) = BW(770)(s) + BW1 +(1450) + (s) + BW(1700)(s) (3.10) o& les propagateurs des Breit-Wigner BW sont donns par:
BWKS
(M)(s) = M2
M2 ; s ; ip
s;(s) (3.11) et les largeurs par:
;(s) = ;(M2) M2 s 1=2 k(s) k(M2) 3 (3.12)
pour des pions dans l'onde P. Le param trek(s) = 1 2
p
s(s) et k(M2) est l'im-pulsion du pion dans le rfrentiel du . Selon la rfrence )65], les amplitudes et sont supposes relles.
La paramtrisation de K-hn-Santamaria a t ajuste sur les donnes de ALEPH )66]. Nanmoins, l'espace de phase des dsintgrations est tel qu'il supprime la con-tribution de la rsonance (1700). Les donnes des annihilations e+e; de la col-laboration DM2 )67] sont utilises pour corriger ceci. L'ajustement total donne =;0:230:02 et = 0:080:02. Les masses et largeur des se trouvent dans la rfrence )66].
B0!;K+ (non interfrant): 236103 vnements (le facteur de forme du est une Breit-Wigner relativiste).
La gure 3.32 montre la distribution de la masse invariante de 0 dans le Monte Carlo interfrant et non interfrantB0
!. 10 102 103 104 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 m(ρ) (GeV/c2) Events ρ(770) ρ(1450) ρ(1700) ρ0π0 B0→π+π–π0 (interf.) B0→ρ+π– (non-interf.)
Figure 3.32: Distribution de la masse invariante de 0 dans le Monte Carlo interfrant (ligne bleue) et non interfrant (ligne rouge) B0 !.
75
Simulations spciques l'analyse de
B0 !00: B0 ! 00 non interfrant: 224103 vnements (le facteur de forme du est aussi une Breit-Wigner relativiste).
Simulations spciques l'analyse de
B0 !a0
B0! aChapitre 4
Analyse temporelle et mesure des
rapports d'embranchement de
B 0 !et
B 0 ! ; K +4.1 Stratgie de l'analyse
L'analyse dpendante du temps en deux corps de B0
! etB0
!;K+ expose dans ce chapitre se donne deux objectifs:
1. dterminer les nombres d'vnements de B0 ! et B0 ! ;K+, et calculer les rapports d'embranchement correspondants.
2. mesurer les asymtries CP et les param tres de dilution dans B0 ! et B0 !
;K+ (cf. Eq. 1.57 et 1.58):
asymtrieCP: C, S et ACP dans B0
!, et AKCP dans B0
!;K+.
param tres de dilution: C et S dans B0
!.
Ces param tres sont extraits grce un ajustement de maximum de vraisemblance sur des vnements slectionns parmi les donnes on-peak. Dans cet chantillon, nous trouvons di rents types d'vnements:
le signal B0 ! et B0 ! ;K+, o& l'on distingue les trois catgories suivantes possdant des caractristiques di rentes 1:
le signal correctement reconstruit (o& toutes les particules de l'tat nal ont t retrouves). le signal mal reconstruit (o& une ou plusieurs particules de l'tat nal sont issues du bruit de fond) avec un de charge correcte (qui ne biaise pas les asymtries de charge). le signal mal reconstruit avec un de charge incorrecte (qui biaise les asymtries de charge).1Certaines gures de ce chapitre ont une lgende en anglais, et l'on rf re alors ces trois catgories par respectivement true signal, Self-Cross Feed (SCF) right charge et Self-Cross Feed (SCF) wrong charge.
78 DEUXIEME PARTIE: ETUDE DE LA VIOLATION DE CP
le bruit de fond e+e;
! qq continuum, spar en deux catgories: celui contaminant B0 ! et celui contaminant B0 !;K+.
le bruit de fond provenant d'autres dsintgrations deB, aussi spar dans les catgories B0 ! etB0 !;K+.
La section 4.2 dcrit la topologie de ces di rents types d'vnements. La slection du signal est dcrite dans la section 4.3, l'tiquetage duBsavdans la section 4.4, et la reconstru-ction de t dans la sereconstru-ction 4.5. La lutte contre le bruit de fond continuum, et le traitement du bruit de fond B sont respectivement dtaills dans les sections 4.6 et 4.8. La slection nale est rsume dans la section 4.7.
L'ajustement nal des donnes, et les tests de validation qui lui sont associs, sont dcrits dans les sections 4.10.1 4.13. Les tudes des incertitudes systmatiques sont exposes dans la section 4.14. Enn, le calcul des rapports d'embranchement deB0 ! etB0 !;K+
est ralis dans la section 4.15.
L'laboration de l'analyse telle qu'expose dans ce chapitre s'est faite de faon itrative: en particulier, les choix raliss pour la lutte contre le bruit de fond continuum ou le trai-tement du bruit de fond B ont ncessit des analyses intermdiaires compl tes. De ce fait, on trouvera des simulations rapides 2 dans les sections ddies aux bruits de fond, alors que l'ajustement nal n'est dcrit qu'ultrieurement.
L'analyse est ralise en aveugle , ce qui signie que les valeurs des param tres mesurs sont caches pendant les phases d'laboration et de validation de l'analyse. Nous dvoilons les rsultats une fois que toutes les tudes de validation en aveugle donnent des rsultats satisfaisants.