submitter : Recherche de nouvelle physique au LHC par l’étude du spectre de masse des paires de leptons a 7 TeV dans CMS

Le résumé fourni par la source

Cette these a ete realisee dans le cadre du LHC (Large Hadron Collider). Le LHC produit des collisions proton-proton avec une energie dans le centre de masse de 7 TeV au CERN depuis mars 2010. C'est le collisionneur dote de la plus grande energie dans le centre de masse et de la plus grande intensite de faisceaux jamais construit ; ce qui permet de pouvoir rechercher des processus physiques tres rares associes a des energies encore jamais atteintes. L'experience CMS (Compact Muon Solenoid), au LHC, est un detecteur generaliste pour de nombreuses etudes de physique. CMS va fournir un outil tres precieux pour tester la physique a l'echelle du TeV. Il possede des caracteristiques qui en font un excellent detecteur pour la reconstruction et la mesure des leptons.Le Modele Standard de la physique des particules elementaires decrit les particules elementaires et trois des quatre interactions fondamentales (l'electromagnetisme, la force faible et la force forte). La volonte de decrire les quatre forces fondamentales en une seule et meme theorie, ainsi que des insuffisances du Modele Standard, ont mene les physiciens a elaborer de nouvelles approches theoriques. Plusieurs de ces theories predisent l'existence de nouveaux bosons massifs, pouvant se desintegrer en une paire de leptons charges. L'objet de cette these est la recherche de tels bosons massifs se desintegrant en une paire ee ou e-mu dans le detecteur CMS, en utilisant les donnees prises au LHC en 2010 (35 pb-1) et en 2011 (3.35 fb-1).A priori, les canaux dileptoniques sont appropries pour rechercher des signaux de nouvelle physique dans la phase de demarrage d'un collisionneur hadronique. Neanmoins, il est important de verifier que la reponse du detecteur, decrite par les simulations detaillees de celui-ci, est conforme aux attentes. Ceci constitue une partie importante de ma these. J'ai mis en evidence au cours de ce travail, au moyen de simulations par Monte Carlo, que le processus t-tbar contribuait de facon significative au bruit de fond pour les paires de leptons de meme saveur, juste apres le processus de Drell-Yan par ordre d'importance. Je me suis alors consacre a l'etude de ce bruit de fond et a la verification des predictions des simulations a partir des donnees. J'ai mis en place une methode originale de mesure du bruit de fond dileptonique, incluant le t-tbar, en exploitant le taux d'embranchement des processus dileptoniques en paires e-mu, deux fois plus important que le taux d'embranchement en paires de leptons de memes saveurs. Cette methode, appelee la methode e-mu, a permis de verifier avec precision la prediction des generateurs pour la simulation des processus dileptoniques dans le canal e-mu en 2010. Enfin, cette expertise m'a permis de rechercher une resonance dans le spectre de masse des paires e-mu en 2011 et de mettre des limites sur un modele particulier a dimensions supplementaires predisant la coexistence de nouveaux bosons massifs dont certains se desintegrent sans conserver les nombres leptoniques. Pour ce modele particulier, des limites superieures a 95% C.L. sur les sections efficaces ont ete placees respectivement a 1.37 x 10^{-3}, 1.33 x 10^{-3} et 1.32 x 10^{-3} pb pour des resonances de 1, 1.5 et 2 TeV. Pour un modele generaliste de resonance Z' se desintegrant en une paire e-mu de charges opposees, des limites superieures a 95% C.L. de 3.0, 3.0 et 3.0 evenements ont aussi ete placees pour les trois points de masse.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.