Description du sujet de thèse

Titre : Recherche des transitions b → s nu anti-nu avec le tag semi-leptonique à Belle II

Description :
Les désintégrations B → K(*) nu anti-nu sont un endroit formidable pour rechercher la nouvelle physique nécessaire pour compléter le modèle standard de la physique des particules. D'une part, dans le modèle standard, leur taux de désintégration est faible et bien connu, de sorte que l'interférence avec une nouvelle dynamique pourrait modifier son taux de désintégration dans des proportions considérables. D'autre part, les deux neutrinos de l'état final ne sont pas observés directement, de sorte que ces processus sont également sensibles à de nouvelles particules invisibles telles que celles qui pourraient composer la matière noire.

Belle II restera dans un avenir proche la seule expérience permettant d'observer les désintégrations B → K(*) nu anti-nu. Dans cette expérience, des paires de mésons B sont produites dans des collisions électron-positron. Comme les neutrinos du signal ne sont pas détectés, les informations sur les autres mésons B de l'événement (appelés tag B) doivent être utilisées pour contraindre leur cinématique et identifier correctement la désintégration du signal. Il existe actuellement deux stratégies pour reconstruire le tag B : l'approche tagged où le tag B est reconstruit via une désintégration hadronique ou semi-leptonique et l'approche inclusif où le signal est reconstruit en premier et le reste de l'événement est supposé être composé uniquement des autres B. L'approche inclusif permet la plus grande efficacité parmi les trois approches au prix d'une plus faible pureté. Le tag hadronique permet la meilleure pureté et la meilleure résolution de la masse invariante du couple de neutrinos, mais a une faible efficacité. Le tag semi-leptonique a des performances intermédiaires en termes d'efficacité et de pureté. L'expérience Belle II a récemment fourni la première évidence de la désintégration B+ → K+ nu anti-nu en utilisant l'approche inclusif et l'approche tag hadronique [1].

La doctorante ou le doctorant recherchera les désintégrations B → K(*) nu anti-nu en utilisant le tag semi-leptonique. Elle ou il développera également de nouvelles variables cinématiques inspirées des recherches supersymétriques qui exploitent de manière optimale la topologie des particules lourdes produites par paires et se désintégrant de manière semi-invisible [2].

La doctorante ou le doctorant doit avoir des compétences en physique des particules, en analyse et en informatique (ROOT, Python, C++) et doit être capable de communiquer en anglais (niveau B2/C1 selon le cadre européen commun de référence pour les langues). Une expérience en physique B serait un avantage mais n'est pas obligatoire.

[1] https://arxiv.org/abs/2311.14647
[2] https://arxiv.org/abs/2209.03387

Contexte de travail

L’Institut Pluridisciplinaire Hubert CURIEN (IPHC), unité mixte de recherche sous cotutelle du CNRS et de l’Université de Strasbourg (UMR7178), est un laboratoire pluridisciplinaire où des équipes de recherche de cultures scientifiques différentes (écologie, physiologie et éthologie, chimie et physique subatomique) développent des programmes de très haut niveau avec pour socle l’instrumentation scientifique. L'IPHC est structuré en 3 départements et comptabilise un effectif total de 393 agents (H/F) dont 257 agents permanents (soit 119 chercheurs et enseignants-chercheurs et 138 ingénieurs et techniciens H/F), 46 agents en CDD et 102 doctorants H/F.

La doctorante ou le doctorant sera accueilli(e) dans l'équipe Belle II qui comprend 4 chercheurs, deux chercheurs post-doctoraux et deux doctorants. La doctorante ou le doctorant deviendra membre de la collaboration internationale Belle II. Des déplacements sur le site d'expérimentation au Japon et à des conférences et ateliers nationaux et internationaux seront planifiés.

La thèse sera en co-tutelle expérience/théorie La doctorante ou le doctorant sera encadré(e) par Giulio Dujany et Jérôme Baudot (IPHC Strasbourg) pour la partie expérimentale et par Diego Guadagnoli (LAPTh Annecy) pour la partie théorique. Un long séjour à Annecy est prévu.

Informations complémentaires

Le candidat ou la candidate doit être diplômé(e) d’un mastère 2 ou d’un diplôme comparable internationale. Les applications doivent inclure un CV, une lettre de motivation ainsi que le relevé des notes obtenues en Mastère 1 et 2.
Compétences :
- Niveau avancé en programmation Python et C++.
- Un très bon niveau en anglais de niveau B2/C1 selon le cadre européen commun de référence pour les langues