Recherche de production SUSY électrofaible au Run 2 du LHC et étude d'un senseur CMOS en vue du remplacement de l'ITK dans la seconde partie du HL-LHC

Search for SUSY electroweak production at LHC Run 2 and study of CMOS sensor for ITk replacement in second-half of HL-LHC

• Auteur / Autrice : Ngoc Khanh Vu
• Direction : Guy Steve Muanza, Farès Djama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules et astroparticules
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Fuks, Cinzia Davia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Hélène Genest, Freya Blekman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bosons

Grand collisionneur de hadrons

Expérience ATLAS

Capteurs d'images CMOS

Supersymétrie

Mots clés libres

Susy

Cmos

Détecteur de pixels ATLAS

Susy

ATLAS Pixel Detector

Cmos

Résumé

Cette thèse porte sur une analyse ciblant les recherches SUSY pour la production électrofaible de paires chargino-chargino (C1C1) ou chargino-neutralino (C1N2) dans le contexte de modèles simplifiés conservant la parité R via la désintégration du boson W/Z. L'analyse se concentre sur les états finaux caractérisés par la présence d'un lepton isolé, de jets et de moment transversal manquant. Elle est réalisée pour la première fois au LHC et vise une luminosité intégrée de 139 fb-1 correspondant aux données complètes de collisions pp du Run 2 enregistrées par le détecteur ATLAS. Cette analyse exploite les jets à grand rayon pour améliorer les sensibilités de recherche. Les résultats d'analyse présentés dans cette thèse sont obtenus avec les incertitudes systématiques expérimentales et théoriques incluses. Une compatibilité des rendements d'événements observés et attendus peut être observée. La limite d'exclusion attendue à 95% CL s'étend jusqu'à 680 (720) GeV dans la masse C1/N2 pour le N1 sans masse dans la recherche C1C1 (C1N2).Les couches ITk les plus internes devraient être remplacées par la demi-vie du HL-LHC. Pour ce remplacement, les senseurs CMOS pourraient devenir les candidats les plus prometteurs pour remplacer les senseurs planaires et 3D traditionnels. Dans cette thèse, une nouvelle disposition de détecteur de pixels ITk avec les senseurs CMOS utilisés dans les couches les plus internes est simulée. La simulation a montré les avantages obtenus en utilisant les senseurs CMOS pour un échantillon de muons pt = 100 GeV.

This thesis focuses on an analysis targeting SUSY searches for electroweak production of chargino-chargino (C1C1) or chargino-neutralino (C1N2) pairs in the context of R-parity conserving simplified models via the W/Z boson decay. The analysis focuses on final states characterized by the presence of one isolated lepton, jets and missing transverse momentum. It is performed for the first time at the LHC and targets an integrated luminosity of 139 fb-1 corresponding to the full Run 2 pp collision data recorded by the ATLAS detector. This analysis exploits large-R jets to enhance the search sensitivities. The analysis results presented in this thesis are obtained with both the experimental and theoretical systematic uncertainties included. A compatibility of the observed and expected event yields can be observed. The expected exclusion limit at 95% CL extends up to 680 (720) GeV in the C1/N2 mass for the massless N1 in the C1C1 (C1N2) search.The innermost ITk layers should be replaced by the half-life of the HL-LHC. For this replacement, the CMOS sensors could become the most promising candidates to replace the tradition planar and 3D sensors. In this thesis, a new ITk Pixel detector layout with the CMOS sensors used in the innermost layers is simulated. The simulation has shown the advantages achieved using the CMOS sensors for a sample of pt = 100 GeV muons.