Search for new physics in events with same sign leptons and missing energy with ATLAS at LHC

Résumé : Le Modèle Standard de la physique des particules décrit les phénomènes observés à l'échelle subatomique avec une grande précision. Cependant, certaines questions demeurent ouvertes : la masse non nulle des neutrinos est inexpliquée, de même que l'existence de la matière noire; de plus, hypothétiser la validité du modèle jusqu'à l'échelle de Planck entraîne un important problème de hiérarchie de jauge. Un nouveau modèle étendant le domaine de validité du Modèle Standard est ainsi nécessaire. Parmi différentes théories proposées à ces fins, la Supersymétrie (SUSY) occupe une place importante dans le programme de recherche de nouvelle physique du LHC. Cet accélérateur génère des collisions de faisceaux de protons à des énergies atteignant 14 TeV, qui sont analysées par de volumineux détecteurs. Dans les études présentées ici, seules les données collectées par le détecteur ATLAS sont analysées. La première partie du document décrit en détails le contexte théorique sous-jacent à ces études, ainsi que le colllisioneur LHC et l'expérience ATLAS. Le LHC étant un collisionneur hadronique, l'identification et la reconstruction des leptons est cruciale pour les mesures précises de section efficaces des processus du Modèle Standard, ou la recherche de nouvelle physique. C'est pourquoi la deuxième partie du document est dédiée aux mesures de performances : mesures in situ des efficacités de reconstruction et d'identification des électrons. La méthodologie employée pour obtenir ces résultats, et les méthodes d'estimation du bruit de fond associé sont détaillées. La recherche de nouvelle physique est présentée dans la troisième partie du document. Cette étude a été réalisée dans le canal incluant deux leptons de même charge et de l'énergie transverse manquante. Les résultats inclus ont été obtenus avec un ensemble de données collectées à $\sqrt s$ = 8 TeV correspondant à une luminosité intégrée de $L$ = 20 fb$^{-1}$, ainsi que les premières données collectées avec $\sqrt s$ = 13 TeV. Après la première phase d'opération du LHC, aucun excès significant n'a été observé dans les données par rapport au préditions du Modèle Standard, et de fortes contraintes ont été placées sur les masses des partenaires supersymétriques. Cette étude en particulier contraint les masses du gluino et du squark bottom à des valeurs supérieures à respectivement 1 TeV et 600 GeV, sous certaines hypothèses. Ces résultats représentent des contraintes nouvelles et importantes sur les modèles SUSY naturels. L'état final constitué d'une paire de leptons de même charge et de jets permet également la mesure directe du couplage de Yukawa pour le quark top, à l'aide du processus $pp\to t\bar tH$. Ce couplage est le plus élevé dans le Modèle Standard et associe les deux particules élémentaires les plus lourdes prédites par la théorie, le quark top et le boson de Higgs. A l'énergie de $\sqrt s$ = 8 TeV les mesures sont dominées par les incertitudes systématiques et seules une limite supérieurs peut être placée sur le couplage. Dans la quatrième partie de ce document, une étude complète de la sensibilité pouvant être atteinte avec une énergie de $\sqrt s$ = 13 TeV et une luminosité intégrée de 100 fb$^{-1}$ of data, correspondant à la deuxième phase d'exploitation du LHC, est présentée pour le canal incluant deux leptons de même charge. Cette étude prospective est basée sur un modèle simple mais approché des incertitudes systématiques affectant la mesure. Deux régions de signal sont proposées et une précision de $60\%$ sur la magnitude du signal mesuré est atteinte. En combinaison avec d'autres mesures réalisées dans les canaux \ttbar\ + $H$ ($\rightarrow \gamma\gamma$) et \ttbar\ + $H$ ($\rightarrow b\bar b$), le couplage de Yukawa du quark top pourrait être"" mesuré avec une précision de l'ordre de $30\%$.
Type de document :
Thèse
High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. AMU; University of Bucharest, 2015. English
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Contributeur : Danielle Cristofol <>
Soumis le : mercredi 25 novembre 2015 - 16:35:17
Dernière modification le : jeudi 18 janvier 2018 - 01:55:06
Document(s) archivé(s) le : samedi 29 avril 2017 - 03:58:34

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  • HAL Id : tel-01233612, version 1

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O.-A. Ducu. Search for new physics in events with same sign leptons and missing energy with ATLAS at LHC. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. AMU; University of Bucharest, 2015. English. 〈tel-01233612〉

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