Recherche de brisure de la symétrie de Lorentz dans le secteur du quark top avec l’expérience CMS au LHC

Search for Lorentz invariance violation in top quark sector with the CMS experiment at the LHC

• Auteur / Autrice : Aurélien Carle
• Direction : Stéphane Perries, Nicolas Chanon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance le 04/10/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique Nucléaire de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Corinne Augier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Perries, Nicolas Chanon, Christophe Delaere, Sabine Crépé-Renaudin, Christophe Le Poncin-Lafitte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Delaere, Sabine Crépé-Renaudin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand collisionneur de hadrons

Relativité restreinte (physique)

Particules (physique)

Quark top

Lorentz, Géométrie de

Mots clés libres

Quark top

Top-antitop

CMS

LHC

Symétrie de Lorentz

Physique des particules

Relativité restreinte

Violation symétrie

Top quark

Top-antitop

CMS

LHC

Symmetry violation

Lorentz symmetry

Particle physics

Special relativity

Résumé

La symétrie de Lorentz (symétrie d'espace-temps de la relativité restreinte) est un pilier de toute la physique moderne. Elle peut être brisée dans certaines théories au-delà du modèle standard de la physique des particules. Pour modéliser la brisure de la symétrie de Lorentz, une théorie effective des champs est employée, qui prédit comme signature une modulation des sections efficaces de collision en fonction du temps. Cette thèse recherche une telle signature dans le secteur du quark top au Large Hadron Collider (LHC). Cette thèse présente deux études de la violation de la symétrie de Lorentz dans le secteur du quark top. La première, phénoménologique, effectue une étude de faisabilité concernant les recherches de cette brisure de symétrie avec la production de paires de quark top-antitop au LHC et dans d'autres scenarii de futurs collisionneurs. L’étude aboutit a l'estimation de la précision attendue sur la mesure de la violation. La seconde partie détaille l'analyse réalisée avec les données de CMS collectées au Run II du LHC. Cette recherche confirme les résultats de l'étude phénoménologique tout en offrant des perspectives recherches futures.

The Lorentz symmetry (space-time symmetry of special relativity) is central in modern physics. It can be broken in some theories beyond the standard model of particle physics. To describe the Lorentz symmetry violation, an effective field theory is used, which predicts as a signature a modulation of the collision cross sections as a function of time. This thesis searches for such a signature in the quark top sector at the Large Hadron Collider (LHC). This thesis presents two studies of Lorentz symmetry violation in the top quark sector. The first one, phenomenological, performs a feasibility study concerning the search for this symmetry breaking with the production of top-antitop quark pairs at the LHC and in other future collider scenarios. The study leads to the estimation of the expected precision on the measurement of the violation. The second part details the analysis performed with CMS data collected at the LHC Run II. This research confirms the results of the phenomenological study while offering perspectives for future research.