1Identification des leptons dans leurs désintégrations hadroniques et recherche de particules supersymétriques se désintégrant en

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
1Identification des leptons ? dans leurs désintégrations hadroniques et recherche de particules supersymétriques se désintégrant en leptons ? avec le détecteur CMS au LHC Ludovic Houchu Sous la direction de M. Ulrich Goerlach Soutenance de thèse - le 16 juin 2008

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Publié le : dimanche 1 juin 2008
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Identification des leptonsτdans leurs désintégrations hadroniques et recherche de particules supersymétriques se désintégrant en leptonsτavec le détecteur CMS au LHC
Ludovic Houchu
Sous la direction de M. Ulrich Goerlach
Soutenance de thèse - le 16 juin 2008
1
Plan
Introduction Le Modèle Standard, la Supersymétrie Le LHC et lexpérience CMS
Reconstruction et Identification des jets hadroniques de leptonsτ
Contrôle de lÉnergie Transverse Manquante dans les événements QCD
Recherche de particules supersymétriques se désintégrant en leptonsτ
Conclusion
2
Le Modèle
Standard
union de la Théorie Quantique Électrofaible et de la Chromodynamique Quantique, son groupe de symétrie locale :
réunit les groupes pour les
secteur fermionique
secteur de jauge
3 générations
secteur du Higgs
3
Son grand succès :grand pouvoir prédictif, en accord avec les résultats dexpériences (notamment : Théorie Quantique Électrofaible en accord à mieux que 0,1 %)
Boson de Higgs, responsable de la brisure de symétrie électrofaible, pas encore observéune des ambitions du LHC
problème de naturalité auquel conduit le mécanisme de Higgs : divergence quadratique de la masse au carré du boson de Higgs due aux couplages de fermions et de bosons au champ de Higgs,
Modèle contient un nombre important (19) de paramètres libres.
4
La théorie de la Supersymétrie
Extension de l'algèbre de Poincaré
Principe
avec
, opérateur fermionique qui modifie le spin des états par pas de
.
supersymétrique à chaque particule ayant une même massepartenaire
Intérêts permet de résoudre le problème de naturalité : les termes quadratiques des corrections quantiques à la masse au carré du boson de Higgs dues aux fermions et à leurs partenaires supersymétriques bosoniques sannulent, permet lunification des constantes de couplage de jauge.
Supersymétrie briséenécessaire pour justifier que les particules supersymétriques ont des masses plus élevées que leurs partenaires standards.
5
ModèleMSSM(pour Minimal Super-symmetric Standard Model)
plus simpl
supermulti
contenu en champs
supermultiplets vecteurs
métrique du Modèle Standard,
brisure de Supersymétrie«à la main»,plusieurs mécanismes proposés,
après brisure,105nouveaux paramètres libres,
6
Évolution avec léchelle en énergie des inverses des constantes de couplage des interactions dans le SM et le MSSM
convergence siΛsusy~ 1 TeV accessible au LHC
7
Le Modèle MSSM
Symétrie supplémentaire discrète,R-parité,
quantitéRp:
particules du MS :Rp= +1 particules supersymétriques :Rp
= -1
paritéRconservée induit : -stabilité de la particule supersymétrique la plus légère (LSP, candidatla favori pour la Matière Noire), -la production par paire de particules supersymétriques, lors de l'interaction primaire.
8
Le Modèle
MSSM
parmi différents mécanismes de brisure de Supersymétrie :
modèlemSUGRA(pour minimal Supergravity)
-brisure de Supersymétrie générée à léchelle de Planck,
-médiation réalisée par le biais de linteraction gravitationnelle,
-5 paramètres libres : masse communem0des particules scalaires à léchelle de Grande Unification,masse communem1/2des gauginos à léchelle de Grande Unification, valeur communeA0des couplages trilinéaires à léchelle de Grande Unification,  tanβ, rapport des valeurs dans le vide des deux doublets de champs de Higgs, signe du termeμde mélange de masse du potentiel de Higgs.9
Points détudeLow MassetHigh Massdans lespace (m0,m1/2) de mSUGRA
QCD
2 points considérés ici :pri par LM2(m1/2=350GeV/c2,m0=185GeV/c2,A0=0, tanβ=35, sign(μ)=+)σattendu= 7,38 pb, LM1(m1/2=250GeV/c2,m0=60GeV/c2,A0=0, tanβ=10, sign(μ)=+)σattendu= 49,00 pb points de basses masses, grandes sections efficaces, accessibles dans les premières données des collisionsppau LHC
Caractéristiques des événements supers
BR(χ02
)0.96,
q
q
τ+/-
χ0 2
τ
ymétriques étudiés -/+au point LM2
0 χ1138 GeV/c 2
154 GeV/c2
266 GeV/c2
q584 GeV/c2< m< 783 GeV/c2
gm= 834 GeV/c2
2ndecascade supersymétrique
Motivation : clarté de la signature expérimentale des événements contenant une cascade dintérêt : espsneitxeraéununxedeueledneclnsterméearteigχn01nquantetadmtneaésdreuvcsésppahMeEctTimport)ruenaetd(eu jets de quarks de grande énergie transverseprésence dau moins deux présence dau moins deux leptonsτdeχch0arges opposées.11 χ20llà grand tanβ2
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