Étude des désintégrations de hadrons beaux sans charme en trois corps avec des pions neutres et évaluation des performances de reconstruction du calorimètre pour le projet de mise à niveau de l'ECAL de LHCb.' // Study of charmless 3-body b-hadron decays w

L'équipe LHCb du LPCA a développé plusieurs analyses d'amplitude des désintégrations de particules beautés en modes sans charme avec trois hadrons dans l'état final. Ces désintégrations constituent l'un des laboratoires pertinents pour révéler de nouvelles sources de violation de la symétrie particule-antiparticule (CP). Plusieurs analyses d'amplitude sont en cours pour les désintégrations à trois corps sans charme de particules beautés contenant un kaon neutre dans l'état final, et elles permettront d'éclairer les amplitudes à deux corps contribuant à cet état final. Il est pertinent de compléter ces études par celles concernant des désintégrations analogues incluant un pion neutre dans l'état final. Leur investigation est expérimentalement plus exigeante et nécessite le développement de nouvelles méthodes de reconstruction des pions neutres.
Pour cette thèse, nous prévoyons d'étudier spécifiquement la désintégration de Dalitz des pions neutres, qui produit une paire électron-positron accompagnée d'un photon. La très grande section efficace de production de particules beautés au LHC permet en principe de sélectionner un échantillon suffisamment important de désintégrations d'intérêt. Le travail, pour cette partie de la thèse, consistera à développer une sélection optimisée sur les données du Run III du LHC et à réaliser l'analyse d'amplitude de ces désintégrations.
Ce travail pionnier présente un intérêt immédiat pour la conception du calorimètre électromagnétique prévu dans le cadre de la mise à niveau du détecteur pendant la phase haute luminosité du LHC. L'expertise développée dans la première partie de cette thèse sur les données du LHC pourra être mise à profit pour étudier les performances du détecteur envisagé pour cette nouvelle phase de la machine. Le groupe LPC est impliqué dans le projet de calorimètre électromagnétique, en étroite collaboration avec des laboratoires français, italiens, américains, espagnols et chinois. L'objectif est d'optimiser la conception du détecteur.
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The LHCb team of the LPC has developed several amplitude analyses of beautiful particle decays in charmless decays with three hadrons in the final state. These decays are one of the relevant laboratories to reveal new sources of particle-antiparticle (CP) symmetry breaking. Several amplitude analyses are underway for three-body charmless decays of beautiful particles that contain a neutral kaon in the final state and will provide insight into the two-body amplitudes that contribute to the final state. It is relevant to complement these studies with those concerning analogous decays including a neutral pion in the final state. Their investigation is experimentally more demanding and requires the development of new reconstruction methods of the neutral pions. We plan for this thesis to study specifically the Dalitz decay of the neutral pions which produces an electron-positron pair together with a photon. The very large beauty-production cross-section at the LHC allows in principle to select a sufficiently large sample of decays of interest. The work, for this part of the thesis, will consist in developing an optimised selection on the LHC Run III data and producing the amplitude analysis of these decays.

This pioneering work has an immediate interest in the design of the electromagnetic calorimeter envisaged for the upgrade of the detector during the high-luminosity phase of the LHC machine. The expertise developed in the first part of this thesis on the LHC data can be used to study the performance of the detector envisaged for this new phase of the machine. The LPC group is involved in the electromagnetic calorimeter project, in close collaboration with French, Italian, American, Spanish and Chinese laboratories. The aim is to optimize the design of the detector.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://cernbox.cern.ch/index.php/s/XmULvX4rSVMsSHC

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université Clermont Auvergne

178 Sciences Fondamentales

Les candidat·e·s doivent avoir reçu une formation initiale en physique théorique et expérimentale des particules. Des compétences en programmation C++ et Python sont appréciées, mais ne sont pas obligatoires.
the candidates must have received an initial training in theoretical and experimental particle physics. Skills in C++ and python programming are welcome but are not mandatory.