Méthodes de recherche du top lourd aux collisionneurs proton-antiproton et étude expérimentale du nouveau calorimètre de l'expérience UA1

Methods in the search for the heavy top at the proton-antiproton colliders and experimental study of the new calorimeter of the UA1 experiment

• Auteur / Autrice : Bernard Andrieu
• Direction : Ludwik Dobrzynski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Collisionneurs proton-antiproton

Quarks

Cinématique

Pions (particules)

Calorimètres

Mots clés libres

Quark top

W accompagné de jets

Expérience UA1

Calorimètre Uranium-TMP

Reconnaissance de l'électron

Rejet de pions

Résumé

Cette thèse se compose de deux parties indépendantes. La première partie est consacrée au top lourd, c'est-à-dire dont la masse est au moins équivalente à celle du W. Le top lourd donne un signal lepton-neutrino-jet-jet avec une cinématique bien particulière. Le bruit de fond des W accompagnés de 2 jets présente cependant un sérieux obstacle à la recherche d'un tel signal. Mais, malgré ce bruit de fond, nous montrons qu'avec des coupures bien choisies il est possible que le top lourd apparaisse sous la forme d'un excès d'événements W + 2 jets, dans les distributions en impulsion transverse et masse effective des 2 jets. L'efficacité de cette méthode, ainsi que les perspectives d'observation du top lourd sont examinées pour les expériences auprès des collisionneurs proton-antiproton du CERN et de Fermilab. La deuxième partie porte sur l'étude en faisceau-test du premier module du nouveau calorimètre Uranium-TMP, destiné à l'expérience UA1. Nous passons tout d'abord en revue les résultats obtenus avec ce module concernant la calibration, la résolution en énergie, la linéarité et enfin la réponse comparée aux électrons et aux pions. Les performances du calorimètre pour la reconnaissance des électrons et le rejet des pions chargés sont ensuite présentées. Enfin, nous montrons l'effet non négligeable de petits isolateurs en céramique à l'intérieur du module sur la mesure de l'énergie des électrons.

This thesis has two independent parts. The first part is devoted to the heavy top, whose mass is at least equivalent to the W mass. The heavy top gives a lepton-neutrino-jet-jet signal with peculiar kinematics. However, the background of W accompanied by 2 jets presents a serious threat to the search for such a signal. But, in despite of this background, we show that with will chose cuts the top may appear as an excess of W + 2 jets events, in the jet transverse momentum and jet-jet effective mass distributions. The efficiency of this method, as well as the perspectives of observation of the heavy top are examined for the experiments at the proton-antiproton colliders in CERN and Fermilab. The second part is devoted to the study in a test-bearn of the first module of the new Uranium-TMP calorimeter, designed for the UA1 experiment. First we review the results obtained with this module about calibration, energy resolution, linearity, and comparison of the response to electrons and pions. The performances of the calorimeter for electron recognition and pion rejection are then presented. Finally we show the non negligible effect of little ceramics insulators inside the module on the energy measurement of electrons.