Contribution à l'étude des mésons lourds à l'aide de simulations numériques sur réseau

Une des tâches urgentes de la physique des particules moderne est d'évaluer l'importance de la violation de CP présente dans le Modèle Standard. Cette tâche se réduit à déterminer les éléments de la matrice appelée CKM qui représentent les couplages faibles des quarks au boson W. Leurs valeurs sont obtenues en confrontant les prédictions théoriques à des données expérimentales précises. Le principal obstacle à l'obtention d'informations théoriques exactes est l'inclusion des effets des interactions fortes dans les courants de quarks à basse énergie. Ceux-ci sont régis par la QCD non perturbative. Cette thèse est consacrée à l'étude de ces phénomènes au moyen de simulations numériques sur réseaux. Puisque nous nous sommes intéressés à la détermination des couplages de CKM qui impliquent la troisième génération des saveurs de quarks, les principaux problèmes traités dans cette thèse se rapportent aux quarks lourds. En particulier, nous avons déterminé la valeur de la masse du quark charmé, nous avons calculé les constantes de désintégration lourdes-légères, nous avons calculé les facteurs de forme se rapportant aux désintégrations semi-leptoniques de lourds en légers et nous avons également évalué les amplitudes de mélange (B_d,s)0-(B'_d,s)0. Outre des descriptions phénoménologiques utiles, plusieurs problèmes théoriques se rapportant à QCD sur réseau sont débattus. Tout particulièrement, nous avons mis au point le programme d'amélioration de la QCD sur réseau avec des fermions de Wilson grâce auxquels les artefacts linéaires dans la maille du réseau disparaissent. Nous avons aussi mis au point la renormalisation non perturbative des opérateurs à 2 et 4 quarks et une description appropriée de la méthode dans le système RI/MOM a été faite. Les résultats numériques exposés dans cette thèse sont obtenus grâce à l'étude à grande statistique effectuée sur les ordinateurs parallèles APE1OO de Rome. Ce travail fait partie de la collaboration APE (Rome-Orsay).One of the urgent tasks of the modern particle physics is to assess the amount of the CP violation that is present in the Standard Model. This task reduces to determining the so-called CKM matrix elements which represent the weak couplings of the quarks to W-boson. Their values are obtained by confronting the theoretical predictions to the precise experimental data. The main obstacle in getting an accurate theoretical information is the inclusion of the strong interaction effects among quark currents at low energies. These are governed by non-perturbative QCD. This thesis is devoted to the study of those phenomena by means of the numerical simulations on the lattice. Since we are interested in the determination of the CKM couplings which involve the third generation of the quark flavours, the main issues addressed in this thesis concern the heavy quarks. In particular, we determine the value of the charm quark mass, we compute the heavy-light decay constants, we calculate the form factors relevant for the heavy -> light semi-leptonic decays and we also estimate the (B_d,s)0-(B'_d,s)0 mixing amplitudes. Besides appropriate phenomenological descriptions, several theoretical topics relevant for the lattice QCD are discussed. In particular we implement the improvement programme for the lattice QCD with Wilson fermions by which all the artifacts that are linear in lattice spacings disappear. We also fully implement the non-perturbative renormalization of 2- and 4-quark operators and the suitable description of the method in the RI/MOM scheme has been made. Numerical results presented in this thesis are obtained from the high-statistics studies carried out on the APE100 parallel computers in Rome. This work is a part of the APE collaboration (Rome-Orsay).ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF