Reconstruction de muons cosmiques en collision et recherche de gluinos se désintégrant en stop-top dans l’expérience CMS au LHC

Regional reconstruction for muons during collisions and search for gluinos decaying in stop-top in the CMS experiment at the LHC

• Auteur / Autrice : Yohann Tschudi
• Direction : Patrice Verdier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance le 26/09/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Aldo Deandrea
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Verdier, Didier Contardo, Gérard Sajot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Gris, Christophe Delaere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centre européen pour la recherche nucléaire

Neutralinos

Muons

Supersymétrie

Mots clés libres

Centre Européen de Recherche Nucléaire

Compact Muon Solenoid

Modèle Standard

Supersymétrie

Gluino

Neutralino

Exclusion

Limites à 95% de niveau de confiance

Compact Muon Solenoid

Standard Model

Supersymmetry

Gluino

Neutralino

Limits at 95% confidence level

Résumé

L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid), construite sur l'anneau du LHC (Large Hadron Collider), enregistre des données provenant des collisions proton-proton depuis 2 ans. L'alignement entre toutes les couches du trajectographe, sous-détecteur de CMS permettant la reconstruction et la mesure de l'impulstion des particules chargées, est effectué à l'aide de traces de particules créées lors de la collision et des traces créées par le passage de muons d'origine cosmique à travers ce détecteur. La première partie de ce livre sera dédiée à la reconstruction des traces de ces muons lors des collisions. Une nouvelle méthode, appelée reconstruction cosmique régionale, a été développée et mise en place. L'efficacité de 69% et le taux de faux de l'ordre de 1% permettent l'utilisation de ces traces pour l'alignement. La deuxième partie, portant sur l'analyse des données de collision, s'intéressera à la recherche de particules prédites par un modèle d'extension du Modèle Standard, la Supersymétrie, dans un scénario particulier, le scénario du Stop Léger. Dans le cas d'un fort mélange dans la troisième génération de squarks, le stop, partenaire supersymétrique du quark top, peut être léger. Dans l'analyse effectuée au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au cas au mstop < mtop. Dans le MSSM avec conservation de la R-parité, le gluino serait formé par paire et se désintégrerait en un squark stop et un quark top. Le stop se désintégrerait quant-à-lui en un quark c et un neutralino, particule supersymétrique la plus légère du modèle, stable et interagissant faiblement. Aucun excès par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'a été relevé en utilisant les 40pb-1 de données enregistrées par CMS en 2010. Les limites obtenues à 95% de niveau de confiance permettent d'exclure des masses de stop jusqu'à 175 GeV pour des masses de gluinos allant jusqu'à 350 GeV et des faibles différences de masses entre le stop et le neutralino

The CMS experiment (Compact Muon Solenoid), built on the ring of the LHC (Large Hadron Collider), is recording data from proton-proton collisions for 2 years now. The alignment between all layers of the tracker, the sub-detector of CMS allowing the reconstruction and the measurement of the momentum of charged particles, is made by using tracks of particles created during collisions and tracks created by the passage of cosmic muons through this sub-detector. A first part of the presentation will be dedicated to the reconstruction of the tracks of these cosmic muons during collisions. A new method, called regional cosmic reconstruction, was developed and implemented. The 69 % efficiency and the fake rate around 1 % allow to use these tracks for the alignment. The second part, dedicated to the analysis of collision data, will concern the search of particles predicted by a model of extension of the Standard Model, the Supersymmetry, in a particular scenario, the light Stop scenario. In the case of a strong mixing in the third generation of squarks, the stop, supersymmetric partner of the top quark, could be light. In the analysis developped during this thesis, we were interested in the case where the mstop < mtop. In the MSSM with R-parity conservation, the gluino would be created by pair and would decay in a stop squark and a top quark. Stop would decays in a c quark and a neutralino, the lightest supereymmetric particle of the model, stable and interacting weakly. No excess with regards to Standard Model predictions was observed in 40pb-1 of data recorded by CMS in 2010. The limits obtained at 95 % confidence level allow to exclude masses of stop until 175 GeV for masses of gluinos going up to 350 GeV and low differences of masses between stop and neutralino