Soutenance de thèse de Huan REN

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
ATLAS Détecteur,Super-Symétrie,Analyse Multi Variables,Méthode Matrice,
Keywords
ATLAS Detector,Supersymmetry,Multivariate Analysis,Matrix Method,
Titre de thèse
Recherche de Particules Super-Symétriques dans des états finaux multi-leptoniques avec le détecteur ATLAS
Search for Supersymmetric Particles in Final States with Multi-Leptons with the ATLAS Detector
Date
Vendredi 20 Octobre 2017 à 10:00
Adresse
IHEP, 19B Yuquan Road, Beijing, China 100049
A419, Main Building
Jury
Directeur de these Emmanuel MONNIER Centre de physique des particules de Marseille
Examinateur Eric KAJFASZ Centre de physique des particules de Marseille
Rapporteur Monica D'ONOFRIO University of Liverpool
Rapporteur Huaqiao ZHANG Particle Astrophysics Division, Chinese Academy of Science, CMS group
Examinateur Yanwen LIU University of Science and Technology of China
CoDirecteur de these Shan JIN Nanjing University
CoDirecteur de these Xuai ZHUANG Institute of High Energy Physics
Examinateur Tianjun LI Institute for Theoretical Physics, Chinese Academy of Science

Résumé de la thèse

Depuis longtemps, l’homme est profondément intéressé à explorer et tenter de comprendre les fondements de notre univers. Le Modèle Standard (SM) des particules a été construit au cours de la deuxième moitié du 20ème siècle pour répondre aux questionnements en physique corpusculaire en introduisant toutes les particules élémentaires que sont les quarks, les leptons, les bosons de jauge et le boson de Higgs. Le grand collisionneur de Hadron (LHC) est le plus grand et plus puissant accélérateur au monde, situe au CERN (Organisation Européenne pour la recherche Nucléaire) à Genève. Une énorme quantité de données de collision a été produite et collectée depuis 2009 à une énergie de collision atteignant 8TEV dans le centre de masse en 2012 (Run1) et 13 TeV en 2015 et 2016 (Run2). Le détecteur ATLAS, situé sur une de point de collision du LHC, a permis de découvrir en 2012 le boson de Higgs, dernier des constituants du SM non encore découvert. Mais d’autre questions et réflexions ont surgi, comme le problème de la hiérarchie, la matière noire, l’origine de la gravite ou encore l’unification de jauge a grande échelle. Les modèles super-symétriques ou SUSY sont une élégante extension du modèle standard apportant une réponse à certaines de ces questions. Les modèles théoriques SUSY relient chaque boson (de spin entier) à un fermion spécifique (de spin demi entier) comme super partenaire. De nouvelles particules élémentaires telles que les squarks, sleptons, sgauginos ou higgsinos sont ainsi introduites. La forme la plus simple de brisure spontanée de super-symétrie est appelée le Modèle Standard Super-symétrique Minimal (MSSM), très bon candidat de physique au-delà du modèle standard. Dans cette thèse, une brève description du Modèle Standard et des principaux modèles super-symétriques est d’abord donnée. Le LHC et le détecteur ATLAS sont ensuite présentés suivi d’une étude de performance sur l’isolation des taus. La partie principale du mémoire décrit enfin en détails deux recherches de particule SUSY avec le détecteur atlas et les résultats obtenus. La première recherche décrite est celle de production directe de stau avec un état final à deux tau de signes opposés et plusieurs jets dans des collisions proton proton a 8TeV d’énergie dans le centre de masse et une luminosité totale intégrée de 20.1 fb-1. La faible section efficace pour des signaux dans le secteur électrofaible a nécessité l’utilisation de techniques d’analyse multi variables (MVA) pour améliorer la sensibilité de la recherche. Aucun excès significatif par rapport au Modèle Standard n’a été observé. La deuxième recherche présentée est celle de la production forte de squarks et de gluions avec des états finaux, à deux leptons de mêmes signes ou à trois leptons, associées à des jets dans des collisions proton proton à sqrt(s) =13 TeV et une luminosité intégrée de 13.2 fb-1. Aucun excès significatif par rapport au Modèle Standard n’a été observé.

Thesis resume

Since a long time, humans have been eager to explore and understand the foundations and basic elements of the universe. The Standard Model (SM) was built up, since the second half of the 20th century, to give answers on elementary physics by introducing all the elementary particles including quarks, leptons, gauge bosons and the Higgs boson. The Large Hadron Collider (LHC) is the largest collider located at CERN (European Organization for Nuclear Research), Geneva. Massive collision data set was produced and collected since 2009 at a collision center of mass energy of up to 8 TeV in 2012 (Run1) and 13 TeV in 2015 and 2016 (Run2). The ATLAS detector, located at one of the LHC interaction points revealed in 2012 the last member of the SM elementary particles, the Higgs boson. Meanwhile, more thoughts and questions were raised-up, such as the hierarchy problem, the dark matter, the origin of gravity and gauge unification at higher scale. Supersymmetry models or SUSY are an appealing extension of the SM to answer some of these questions. SUSY theory models link each boson (of integer spin) to a certain fermion (of half-integer spin) as super partner. New elementary particles like squarks, sleptons, gauginos and higgsinos are introduced. The simplest form of spontaneously-broken supersymmetry is called Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), a very good candidates for beyond Standard Model physics. In this thesis, a brief presentation of the Standard Model and of the main super-symmetry models is first given. Then the LHC complex and the ATLAS detector are described followed by a performance study on tau isolation. The main part of the document finally describes in details two searches for SUSY particles with the ATLAS detector and the obtained results. The first one described is a search for direct stau production with final state of two opposite-sign taus and multi-jets in proton proton collision at an 8 TeV center of mass energy and a 20.1 fb-1 integrated luminosity. The low cross section for signals in the Electro Weak sector has pushed to use multivariable analysis techniques to improve the sensitivity. No significant excess over the Standard Model expectation was observed. The second one is a search for squarks and gluinos strong production in final states with jets and two same-sign leptons or three leptons 13 TeV proton proton collision and a 13.2 fb-1 integrated luminosity. No significant excess over the Standard Model expectation was observed.