Performances du calorimètre électromagnétique et recherche de nouveaux bosons de jauge dans le canal diélectron auprès du détecteur ATLAS. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Performances of the electromagnetic calorimeter and search for new gauge bosons in the dielectron channel with the ATLAS experiment.

Performances du calorimètre électromagnétique et recherche de nouveaux bosons de jauge dans le canal diélectron auprès du détecteur ATLAS.

Résumé

The Standard Model of particle physics has known a tremendous rise during the twentieth century. Built up, from the early 1930s to the 1970s, this theory describing elementary particles and their interactions has now been intensively tested by LEP and Tevatron colliders. Besides its success, some questions remain and theories attempting to go beyond the Standard Model have emerged. Many of them are predicting the existence of a new gauge boson Z', which is supposed to be observable at the TeV scale. Data recorded by the LHC since automn 2008 are a new opportunity to check the consistency of the Standard Model and to search for new physics evidence. Work that has been done by the ATLAS collaboration during the last four years has focused on understanding detector's behaviour and analysing the very first collected collisions. This thesis is reflecting these two aspects. The first part of this thesis describes the caracterisation of a pathology of ATLAS liquid argon calorimeter electronics and the study of coherent noise bursts that have been observed since the beginning of ATLAS operation. The policy deployed to preserve data quality is also detailled. The second part of this book is focusing on the search for a new Z' gauge boson. If this particle was to exist, its decay into an electron and a positron would lead to a new massive resonance in the dielectron invariant mass spectrum. Therefore electron reconstruction and identification performances are closely looked at, especially at high transverse momentum. Analysis made on the 4.9 fb−1 of collected data is reported. As no signi cant excess with respect to Standard Model predictions is observed, the dielectron invariant mass spectrum is interpreted to derive mass limits concerning the existence of new Z' gauge bosons appearing in grand uni cation theories and effective sequential standard model (SSM). These limits and those derived by the CMS collaboration are the best ever set on such new bosons.
Le XXe siècle a marqué le succès de la construction du modèle standard de la physique des particules. Élaborée entre les années 1930 et 1970, cette théorie des particules élémentaires et de leurs interactions a depuis été abondamment vérifiée auprès des collisionneurs tels que le LEP et le Tevatron. Malgré ce succès, certaines questions laissées en suspens ont nécessité l'élaboration de nouvelles théories permettant de dépasser le cadre du modèle standard. Parmi ces théories, nombreuses sont celles prédisant l'existence d'un nouveau boson Z' à l'échelle du TeV. Les données du LHC, recueillies depuis son démarrage à l'automne 2008, offrent une nouvelle fois l'opportunité de confronter le modèle standard à ses prédictions et de rechercher les signatures de l'existence de nouvelle physique jusqu'à des énergies inégalées. Le travail mené au sein de l'expérience ATLAS au cours de ces quatre premières années s'est ainsi orienté autour de la compréhension du détecteur et de l'analyse des premières données. Cette thèse couvre ces deux aspects. La première partie du travail présenté revient sur la mise en évidence d'une pathologie de l'électronique de lecture du calorimètre à argon liquide d'ATLAS ainsi que sur l'étude de déviations cohérentes du bruit observées depuis sa mise en service. La mise en place d'une stratégie de préservation des données collectées y est détaillée. La seconde partie de ce manuscrit se concentre sur la recherche d'un nouveau boson Z'. Si tant est qu'une telle particule existe, sa décroissance en un électron et un positron devrait donner lieu à l'apparition d'une nouvelle résonance massive dans le spectre en masse invariante diélectron. Les performances de reconstruction et d'identification des électrons, particulièrement à haute impulsion transverse, sont étudiées. L'analyse des 4.9 fb−1 de données collectées en 2011 est décrite. En l'absence de déviation significative par rapport aux prédictions du modèle standard, le spectre en masse invariante diélectron est réinterprété a fin de dériver les limites sur l'existence de nouveaux bosons issus de théories de grande uni cation et sur l'existence d'un boson de type SSM. Ces limites et celles obtenues par l'expérience CMS sont à l'heure actuelle les plus contraignantes quant à l'existence de ces nouveaux bosons.
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tel-00782463 , version 1 (29-01-2013)
tel-00782463 , version 2 (18-07-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00782463 , version 1

Citer

Emmanuel Laisné. Performances du calorimètre électromagnétique et recherche de nouveaux bosons de jauge dans le canal diélectron auprès du détecteur ATLAS.. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université de Grenoble, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00782463v1⟩
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