Search for extra dimensions in diphoton events at 13 TeV with the ATLAS detector
Recherche de dimensions supplémentaires dans l'état final diphoton avec le détecteur ATLAS à 13 TeV
Résumé
In the context of particle physics, the naturalness of the Standard Model is still under discussion. In the absence of any new phenomena, the Standard Model should remain valid up to the Planck energy scale where quantum gravity plays an important role. The difference in energy between the electroweak interaction and the Planck scale is huge (17 orders of magnitude), which is known as the hierarchy problem and constitutes a naturalness issue for the Standard Model.A solution to this problem is the addition of additional space dimensions. This addition of space dimensions leads to the introduction of new particles which are graviton excitations and can decay into two photons. It might be possible toobserve graviton production at high energy colliders, especially at the LHC with the collision of proton-proton and looking at 2 photons in the final state.The diphoton analysis, with the ATLAS detector with an energy in the center of mass of 13 TeV, allows to probe a mass interval from 500 GeV to 7 TeV, where signatures of additional space dimensions, if they exist, can be studied. The main challenge of the analysis is to perform a good estimation of the SM contribution to signal. To perform this, it is necessary to discriminate true photons from misidentified jets or electronic noise. In the case of compatibility between data and the SM, this analysis allows to increase significantly the exclusion limits of the parameters of theadditional space dimensions model.
Dans le contexte de la Physique des Particules, la naturalité du Modèle Standard est une question qui fait débat. En effet, en l'absence de nouveaux phénomènes, le domaine de validité du Modèle Standard doit s'étendre jusqu'à l’échelle de Planck où la gravité quantique joue un rôle important. La différence en énergie entre l’échelle de Planck et l’interaction électrofaible est énorme (17 ordres de grandeur) ce qui est connu sous le nom de problème de la hiérarchie et constitue un problème de naturalité du Modèle Standard de la Physique des Particules. Une solution à ce problème serait l'ajout de dimensions spatiales supplémentaires.Cet ajout de dimensions supplémentaires entraîne l’introduction de nouvelles particules : les excitations du graviton, qui peuvent se désintégrer en 2 photons. La production de gravitons peut donc être observée dans des collisionneurs de hautes énergies notamment au LHC, en analysant les collisions proton-proton donnant un état final en 2 photons.L'analyse en diphoton, avec le détecteur ATLAS, avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV, permet d'explorer un intervalle en masse de détection d’environ 500 GeV à 7 TeV où pourraient se révéler des signatures de dimensions spatiales supplémentaire. Le challenge principal de l’analyse est de réaliser une bonne estimation de la composante du Modèle Standard dans les événements diphotons reconstruits par ATLAS. Cette analyse permet alors, en cas de compatibilité des données avec le Modèle Standard, d’améliorer sensiblement les limites d’exclusion sur les paramètres des modèles de dimensions supplémentaires.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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