Search for heavy quarks with detector Atlas

• Auteur / Autrice : Huong Lan Tran
• Direction : François Le Diberder, Jean-Baptiste de Vivie de Régie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Argon

Calorimètres isopériboliques

Modèles des quarks

Résumé

Une recherche de quarks lourds est presentée dans cette these. Elle est composée de trois parties principales. Dans la première partie est presentée l'étude du facteur de qualité Q pour les calorimètres à Argon liquide de ATLAS. Le facteur Q est une quantité définie pour estimer l'accord entre le signal mesuré et la prédiction. Dans le cas où la prédiction n'est pas parfaite, il peut induire un rejet de bons signaux. La prédiction peut cependant être corrigée en utilisant des signaux purs d'ionisation selectionnés dans les données. Les résultats montrent une bonne amélioration: La correction de la prédiction a permis de réduire la dépendance du facteur Q avec l'énergie du signal. Les nouvelles prédiction des formes de signal corrigées par les résidus ont été intégrées à la base de données d'ATLAS pour être utilisées lors de futures campagnes de reconstruction des données. La deuxième partie est le coeur de la thèse: le développement d'une analyse de recherche de quarks lourds innovante. Cette analyse est réalisée en trois étapes. Dans la première étape, une méthode de maximum de vraisemblance est utilisée pour déterminer le nombre d'événements de signal éventuellement présent dans les données. Un excès d'environ 2a est observé: Ns= 82 +39. Dans la deuxième étape, la méthode Plot est utilisée pour construire la distribution —36 s de variables de contrôle, par exemple la masse invariante de trois jets. Le résultat donne des distributions compatibles avec l'hypothèse nulle, qui nuance l'excès obtenu. Enfin dans la dernière étape, une méthode statistique a été développée pour combiner l'information des deux premières étapes. La méthode aboutit à un résultat compatible avec celui de l'approche standard adoptée dans ATLAS; il exclut des quarks lourds de mass mt, < 520 GeV/c2 (600 GeV/c2 attendu) à 95 % CL en utilisant 4. 7 fb--, de données à 7 TeV. La dernière partie de cette thèse présente ma contribution au Groupe Exotics sur la recherche de quarks de type vecteur, où j'ai été impliquée dans l'analyse de canal dilepton de même signe; j'ai également contribué la mise en place de la combinaison des differentes analyses. Un quark vecteur de charge +2/3 (-1/3) de mass inférieure à 550 (450) GeV/c2 est exclu quelque soit son rapport d'embranchement en tH, tZ ou bW (bH, bZ, tW).

A search for heavy quarks is presented in this thesis. It is organized in three main parts. In the first part presented the study on the quality factor for the liquid Argon calorimeters of ATLAS. The Q-factor is a quantity defined to estimate the agreement between the measured and the predicted pulse shape. In case the prediction is not perfect, it can lead to spurious rejection of good signal. The prediction however can be corrected using a pure sample of signal selected from the data. The results show a clear improvement: correcting the prediction helped to reduce the dependence of the Q-factor on the signal's energy. The new pulse shape predictions have been stored in the ATLAS database to be used in the next data reprocessing. The second part is the heart of the thesis: development of a novel analysis to search for heavy quarks. This novel approach is performed in three steps. In the first step, a Likelihood fit method is built to determine the number of signal events in the data. An excess w. R. T. Expectation in absence of signal events is observed: N = 82+39. In the second step, the Plot method is used to reconstruct distributions S-36 s of control variables, for instance the invariant mass of three jets. The result shows distributions compatible with the null hypothesis. Finally in the last step, a statistical method has been developed to combine the output of the first two steps. The method leads to a result compatible with the standard approach in ATLAS; It excludes heavy quarks with masses mtbelow 520 GeV/c2 (600 GeV/c2 expected) at 95 % CL using 4. 7 fb-i of 7 TeV data. The last part of this thesis presents my contribution to the Exotics Group on the search for vector-like quarks, where I was involved in the same-sign dilepton channel analysis; I also contributed to the combination of various analyses. As a summary, a vector-like quark of charge +2/3 (-1/3) with mass smaller than 550 (450) GeV/c2 is excluded regardless of its branching ratio to tH, tZ or bW (bH,bZ,tW )