Recherche de particules supersymétriques dans le canal hadronique et calibration des jets avec le détecteur ATLAS du LHC

Searches for supersymmetry in the fully hadronic channel and jet calibration with the ATLAS detector at the LHC

• Auteur / Autrice : Baptiste Abeloos
• Direction : Nikola Makovec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance le 20/07/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Orsay, Essonne ; 1969-2019)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nikola Makovec, Achille Stocchi, Pascal Pralavorio, Filip Moortgat, Christophe Clément, Caroline Collard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Achille Stocchi, Pascal Pralavorio, Filip Moortgat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Expérience ATLAS

Grand collisionneur de hadrons

Jets (physique nucléaire)

Supersymétrie

Étalonnage

Mots clés libres

Supersymétrie

Jets

Calibration

Atlas

Recherche

Susy

Searches

Supersymmetry

Susy

Atlas

Calibration

Jet

Résumé

Le Modèle Standard de la physique des particules est un modèle décrivant très bien les particules élémentaires et leurs interactions mais plusieurs raisons motivent les physiciens à rechercher de la physique au-delà de ce modèle. La supersymétrie correspond à une des extensions les plus prometteuses. La thèse est axée sur deux sujets, et repose sur les données acquises en 2015 et 2016 avec le détecteur ATLAS du LHC (CERN):La première partie est un travail de performance permettant d'améliorer la mesure de l'énergie des jets de particules. Ces objets sont générés par l'hadronisation des quarks et des gluons par interaction nucléaire forte et sont difficiles à reconstruire. Ma contribution correspond à la dernière étape et repose entièrement sur les données. La méthode se base sur les mesures effectuées sur les photons qui servent d'objets de référence. Mon travail a consisté à mettre en place la méthode, estimer les corrections en énergie et évaluer les incertitudes. Les corrections obtenues sont de l'ordre de 2-3% en fonction de l'énergie des jets. L'incertitude sur l'échelle en énergie des jets est estimée à environ 1% pour les trois types de jets étudiés. Les résultats sont actuellement utilisés par la collaboration ATLAS. Cette méthode permet également de mesurer la résolution en énergie des jets du détecteur. Une résolution de l'ordre de 17%-22% est obtenue à 40 GeV en fonction du type de jet étudié, et 4% à 1 TeV, avec une incertitude de l'ordre de 10%.La deuxième partie de la thèse porte sur la recherche d'un signal de supersymétrie. Le signal recherché correspond à la production d'une paire de squarks ou de gluinos et comprend des jets et de l'énergie transverse manquante dans l'état final. Mon travail porte principalement sur l'optimisation des critères de sélections en se basant sur plusieurs modèles simplifiés de supersymétrie. Neuf nouvelles régions de signal ont été introduites dans l'analyse. Les limites tracées au cours du Run 1 sur la masse des squarks et gluinos ont ainsi été augmentées pour atteindre une valeur maximale respective de l'ordre de 1.6 TeV et 2 TeV sur les modèles étudiés.

The Standard Model of particle physics is a very precise model describing the elementary particles and their interactions. However, some issues lead physicists to search for physics beyond the Standard Model. Supersymmetry is an extension of the Standard Model providing solutions to the current issues. In this thesis, results are obtained using the data collected in 2015 and 2016 with the ATLAS detector at the LHC (CERN). The thesis is based in two parts:The first part is a performance analysis improving the energy measurement of high energy objects called "jets". They are generated by the hadronization of quarks and gluons in the detector via the strong nuclear interaction. My contribution is the last step of the the reconstruction and calibration chain and is fully based on data. The method uses the very precise measurement of the photon energy, and provides corrections to the jet energy scale. My contribution consists in set-up the method, estimate the corrections, measure the jet energy scale and evaluate the uncertainties. Corrections are at the order of 2-3% as a function of the jet energy scale. The uncertainty of the jet energy scale is estimated to be at the order of 1% for the three jet types. Results are now used by the ATLAS Collaboration. This method is also used to estimate the jet energy resolution. A resolution at the order of 17%-22% at 40 GeV depending on the jet type, and 4% at 1 TeV is obtained with an uncertainty at the order of 10%.The second part of the thesis corresponds to the search for supersymmetry. The signal corresponds to a pair of supersymmetric particles called squarks and gluinos and corresponds to jets and missing transverse energy in the final state. My contribution mainly corresponds to the optimisation of the selections using several simplified models of supersymmetry. Nine signal regions have been introduced in the analysis. Limits on the mass of squarks and gluinos computed during the Run 1 have been greatly improved to reach a maximal value respectively at the order of 1.6 TeV and 2 TeV.