O Método do Grupo Ressonante (RGM) é um método utilizado no estudo da interação hádron-hádron, na qual não são desprezados os graus de liberdade internos destas partículas. Nesta dissertação estudaremos os efeitos associados `a interação entre um quark pesado Q com outro leve q no potencial de troca de um gluón chamado de One Gluon Exchange Potencial (OGEP), tradicionalmente obtido a partir de um potencial relativístico de interação do modelos de quarks, fazendo uma expansão em potências de momentos nos espinores constituintes (potencial de Fermi-Breit). Faremos uma aproximação semi-relativística para o quark leve q, enquanto que o quark pesado Q será considerado não-relativístico. Este potencial semi-relativístico será usado no RGM para estudar a interação entre charmônios e nucleons como no caso da interação J/ψ-nucleon. / The Resonating Group Method (RGM) is used in hadron-hadron interactions, when internal degrees of freedom of composite particles can’t be neglected. In this dissertation we shall study the effects associated with the interaction between a heavy quark Q with a light quark q, using the the One Gluon Exchange Potential (OGEP) traditionally obtained from a relativistic interaction potential in the quark model, by an expansion in powers of momentum of the constituent spinors (potential Fermi-Breit). We will make a semi-relativistic approach for light quark q, while the heavy quark Q will be considered non-relativistic. This semi-relativistic potential will be used in the RGM to study the interaction between charmonia and nucleons as the case J/ψ-nucleon interaction.

das partículas elementares ainda é um método a ser estabelecido na Física de Partículas, o que poderia ser confirmado com a descoberta do bóson de Higgs. Após diversas propostas para mecanismos de produção, este bóson ainda não foi observado experimentalmente, sendo sua detecção esperada no Grande Colisor de Hádrons. Esta tese propõe um mecanismo de produção central exclusiva difrativa do bóson de Higgs pela fotoprodução, inspirado na abordagem do grupo de Durham para a produção deste bóson por meio da Troca Dupla de Pomerons. A ideia empregada neste mecanismo é combinar as vantagens encontradas na proposta do grupo de Durham com aquelas observadas nas Colisões Ultraperiféricas. O mecanismo de fotoprodução envolve a produção do bóson de Higgs no subprocesso p em alta energia por meio da Troca Dupla de Pomerons, onde a interação difrativa ocorre entre o dipolo de cor proveniente da flutuação do fóton inicial e o conteúdo platônico do próton. Como a massa do bóson de Higgs determina a escala dura da interação, é possível empregar a Cromodinâmica Quântica perturbativa e modelar a interação pela troca de glúons no canal t. Esse mecanismo permite introduzir o vértice de fusão de glúons para a produção do bóson de Higgs, o qual é dominante para a produção do bóson de Higgs em um largo intervalo de massa. Ademais, introduz-se parâmetros fenomenológicos para suprimir a radiação de glúons, bem como predizer corretamente a seção de choque de produção incluindo a Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez. Com isso, aplica-se este modelo de interação p em Colisões Ultraperiféricas entre prótons e núcleos usando a Aproximação de Fóton Equivalente para o fluxo de fótons. A seção de choque de produção do bóson de Higgs é estimada para as energias do Tevatron e do LHC, comparando nossas predições com outras obtidas em diferentes propostas na literatura. Além disso, a distribuição em rapidez do bóson de Higgs é estudada, mostrando a centralidade da produção. Como resultado, obtém-se uma taxa de eventos em colisões pp da mesma ordem daquela estimada pelo grupo de Durham, na faixa de 1−6 femtobarn. Contudo, efetuando-se uma análise para inserção da Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez no mecanismo de fotoprodução, os resultados se tornam competitivos com aqueles previstos pelos mecanismos de produção eletromagnética e de Troca Dupla de Pomerons, mostrando a fotoprodução difrativa como um meio promissor para a detecção do bóson de Higgs no LHC. Como resultado desta abordagem, as predições para a seção de choque em processos pA demonstra um incremento significativo em relação `as predições anteriores, estimando a seção de choque em colisões pPb da ordem de 1 picobarn. Este resultado é duas ordens de grandeza maior que em colisões pp, contudo a luminosidade e o tempo de operação com colisões pPb será muito menor que em colisões pp. Ainda assim, os eventos serão muito limpos, livres de interações superpostas que ocorrem em alta luminosidades na operação em colisões pp. / After several years of scientific development, the mass generation mechanism for elementary particles is still to be established in particle physics, which would be confirmed with the discovery of a Higgs boson. After many proposals for the production mechanisms, this boson has not yet been observed experimentally, and its detection at the Large Hadron Collider is expected. Here I propose a mechanism of central exclusive diffractive production of the Higgs boson by photoproduction, inspired by the approach of the Durham group for Higgs boson production by Double Pomeron Exchange. The idea employed in this mechanism is to combine the advantages found in the proposal of the Durham group, and those related to ultraperipheral collisions. The photoproduction mechanism involves Higgs boson production in the p subprocess at high energy by Double Pomeron Exchange, where the diffractive interaction occurs between the color dipole resulting from the fluctuation of the initial photon, and the parton content of the proton. As the Higgs boson mass determines the hard scale of the interaction, it is possible to apply perturbative Quantum Chromodynamics, and to describe the interaction by the exchange of gluons in the t-channel. This mechanism allows the introduction of the gluon fusion vertex for Higgs boson production, which is the leading mechanism for a wide range of masses. Moreover, phenomenological parameters are introduced to suppress gluon radiation, and correctly predict the production cross section including the rapidity gaps survival probability. Thus, this mechanism is applied to the p subprocess in ultraperipheral collisions between protons and nuclei using the Equivalent Photon Approximation for the photon flux. The cross section is estimated for Higgs boson production at the Tevatron and LHC energies, comparing these predictions to those from previous work. The Higgs boson rapidity distribution is also predicted to show the production centrality. As a result, the event rate in pp collisions is found to be of the same order as that estimated by the Durham group, in the range 1−6 femtobarn. However, evaluating an analysis to include the rapidity gap survival probability in the photoproduction mechanism, the results become competitive with those predicted by the electromagnetic and Double Pomeron Exchange mechanisms, showing the diffractive photoproduction to be a promising production channel for Higgs boson detection at the LHC. The predictions for the cross section in pA processes show a significant enhancement in comparison to previous estimates, resulting in a cross section for pPb collisions of the order of 1 picobarn. This is two orders of magnitude higher than in pp collisions, however both the luminosity and the running time with pPb collisions will be much lower than in pp ones. Nevertheless the events are going to be very clean, free of the pile-up present in high luminosities pp runnings.

Apresento as investigações realizadas durante estes quatro anos de doutorado no Grupo de Fenomenologia de Partículas de Altas Energias (GFPAE). Foi desenvolvido um estudo teórico/fenomenológico baseado em QCD perturbativa para processos difrativos em colisões hadrônicas e nucleares, considerando diferentes estados finais como observáveis. Este estudo tem como ponto principal a aplicação das chamadas correções de múltiplos espalhamentos de Pomerons no modelo de Ingelman-Schlein, e desta forma, fazer predições para a taxa de produção difrativa de vários tipos de partículas. Temos como ponto inicial o estudo dos eventos de espalhamento profundamente inelástico (DIS), onde a colisão lépton-próton permite estudar o conteúdo de pártons na estrutura interna dos nucleons. Estes processos são verificados no colisor HERA, dando excelentes informações sobre a subestrutura do próton. No caso de colisões hadrônicas, existe uma ampla variedade de partículas de interesse no estado final, e neste trabalho, apresento resultados para a produção difrativa de quarks pesados, quarkonia e o bóson de Higgs. O estudo fenomenológico desses processos é fundamental para entendermos como os hádrons são constituídos, além de como podemos descrever o Pomeron (partícula virtual portadora dos números quânticos do vácuo), servindo também como base para os experimentos desenvolverem seus aparatos e formas de medidas. Os processos difrativos possuem um sinal de fácil detecção no experimento, tendo como principal característica a verificação de uma região do detector onde nenhuma partícula ´e encontrada, região esta chamada lacuna de rapidez. O formalismo de Ingelman-Schlein (IS) é considerado para estudar o processo difrativo. Nele, o Pomeron ´e o responsável pela origem dessa lacuna, com o mesmo possuindo subestrutura. Desta forma, utilizo uma recente função para a distribuição de pártons no Pomeron, bem como o fator de probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez (correções de múltiplos espalhamentos). Realizamos então estimativas teóricas para a taxa de produção difrativa de J/ , _, c¯c, b¯b e Higgs em colisões hadrônicas, com energias de centro de massa ps para o Large Hadron Collidr (LHC) de ps = 14 TeV, sendo que também foi realizado o estudo de produção de quarks pesados para colisões nucleares, no caso Chumbo-Chumbo (Pb-Pb) e Cálcio-Cálcio (Ca-Ca), com energias de psPb−Pb = 5.5 TeV e psCa−Ca = 6.3 TeV respectivamente, para os processos de difração simples e central. Os resultados obtidos são os primeiros na literatura a considerar a aplicação do modelo Ingelman-Schlein com correções para os observáveis citados em energias de LHC. As estimativas para a razão difrativa de produção de tais observáveis servem como uma ferramenta teórica para futura verificação e comparação com os dados a serem extraídos do colisor LHC, tendo como consequência a confirmação da validade do formalismo empregado para processos de difração dura (escala típica maior que 1 GeV) na região de altas energias. / An theoretical/phenomenological study was developed based on perturbative QCD for diffractive processes in nuclear and hadronic collisions, considering different final states as observables. This study had as main goal the application of the Pomeron Multiple Scattering corrections to the Ingelman-Schlein model, and in this way, obtaining predictions for the rate of diffractive production for several produced particles. We begin studying events of Deep Inelastic Scattering (DIS), where the lepton-proton collisions allow to verify the parton content of inner structure of the nucleons. These processes are currently studied at HERA collider, giving excelent information about the proton substructure. In the hadronic collisions, there is a huge variety of particles that can be of interest in the final state, and in this work we present results for the diffractive production of heavy quarks, quarkonia and Higgs boson. The phenomenological study of these processes is fundamental to understand how the hadrons are constituted and how we can describe the Pomeron (a virtual particle that carries the vacuum quantum numbers), being as well as a baseline to the that experiments develop their apparatus and measurements. The diffractive processes have a signal easy to be detected in the experiment, with the main characteristic being the verification of a region in the detector where low multiplicity of particles is found, this called rapidity gap. The Ingelman-Schlein (IS) formalism is considered to study the diffractive process. In this formalism, the Pomeron is responsible by the gap, with this particle having substructure. In this content, recent parton distribution functions for the Pomeron are considered, as well as the gap survival probability factor (multiple scattering corrections) are taken into account. Theoretical estimates are made for the rates of diffractive production of J/ , , c¯c, b¯b and Higgs in hadronic collisions, for the center-of-mass energy ps = 14 TeV that is the LHC energy. A study of single and central diffraction heavy quarks production in nuclear collisions was made for Lead-Lead (Pb-Pb) and Calcium-Calcium (Ca-Ca) collisions, both for LHC energies. The results obtained consider the Ingelman-Schlein application with corrections for the referred observables in the LHC energies. The estimations for the diffractive ratio for the production of these observables could be a theoretical tool for future investigations and comparison to experimental data, testing the validity of the formalism considered for hard diffraction processes (high momentum) in the high energy region.

O Método do Grupo Ressonante (RGM) é um método utilizado no estudo da interação hádron-hádron, na qual não são desprezados os graus de liberdade internos destas partículas. Nesta dissertação estudaremos os efeitos associados `a interação entre um quark pesado Q com outro leve q no potencial de troca de um gluón chamado de One Gluon Exchange Potencial (OGEP), tradicionalmente obtido a partir de um potencial relativístico de interação do modelos de quarks, fazendo uma expansão em potências de momentos nos espinores constituintes (potencial de Fermi-Breit). Faremos uma aproximação semi-relativística para o quark leve q, enquanto que o quark pesado Q será considerado não-relativístico. Este potencial semi-relativístico será usado no RGM para estudar a interação entre charmônios e nucleons como no caso da interação J/ψ-nucleon. / The Resonating Group Method (RGM) is used in hadron-hadron interactions, when internal degrees of freedom of composite particles can’t be neglected. In this dissertation we shall study the effects associated with the interaction between a heavy quark Q with a light quark q, using the the One Gluon Exchange Potential (OGEP) traditionally obtained from a relativistic interaction potential in the quark model, by an expansion in powers of momentum of the constituent spinors (potential Fermi-Breit). We will make a semi-relativistic approach for light quark q, while the heavy quark Q will be considered non-relativistic. This semi-relativistic potential will be used in the RGM to study the interaction between charmonia and nucleons as the case J/ψ-nucleon interaction.

das partículas elementares ainda é um método a ser estabelecido na Física de Partículas, o que poderia ser confirmado com a descoberta do bóson de Higgs. Após diversas propostas para mecanismos de produção, este bóson ainda não foi observado experimentalmente, sendo sua detecção esperada no Grande Colisor de Hádrons. Esta tese propõe um mecanismo de produção central exclusiva difrativa do bóson de Higgs pela fotoprodução, inspirado na abordagem do grupo de Durham para a produção deste bóson por meio da Troca Dupla de Pomerons. A ideia empregada neste mecanismo é combinar as vantagens encontradas na proposta do grupo de Durham com aquelas observadas nas Colisões Ultraperiféricas. O mecanismo de fotoprodução envolve a produção do bóson de Higgs no subprocesso p em alta energia por meio da Troca Dupla de Pomerons, onde a interação difrativa ocorre entre o dipolo de cor proveniente da flutuação do fóton inicial e o conteúdo platônico do próton. Como a massa do bóson de Higgs determina a escala dura da interação, é possível empregar a Cromodinâmica Quântica perturbativa e modelar a interação pela troca de glúons no canal t. Esse mecanismo permite introduzir o vértice de fusão de glúons para a produção do bóson de Higgs, o qual é dominante para a produção do bóson de Higgs em um largo intervalo de massa. Ademais, introduz-se parâmetros fenomenológicos para suprimir a radiação de glúons, bem como predizer corretamente a seção de choque de produção incluindo a Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez. Com isso, aplica-se este modelo de interação p em Colisões Ultraperiféricas entre prótons e núcleos usando a Aproximação de Fóton Equivalente para o fluxo de fótons. A seção de choque de produção do bóson de Higgs é estimada para as energias do Tevatron e do LHC, comparando nossas predições com outras obtidas em diferentes propostas na literatura. Além disso, a distribuição em rapidez do bóson de Higgs é estudada, mostrando a centralidade da produção. Como resultado, obtém-se uma taxa de eventos em colisões pp da mesma ordem daquela estimada pelo grupo de Durham, na faixa de 1−6 femtobarn. Contudo, efetuando-se uma análise para inserção da Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez no mecanismo de fotoprodução, os resultados se tornam competitivos com aqueles previstos pelos mecanismos de produção eletromagnética e de Troca Dupla de Pomerons, mostrando a fotoprodução difrativa como um meio promissor para a detecção do bóson de Higgs no LHC. Como resultado desta abordagem, as predições para a seção de choque em processos pA demonstra um incremento significativo em relação `as predições anteriores, estimando a seção de choque em colisões pPb da ordem de 1 picobarn. Este resultado é duas ordens de grandeza maior que em colisões pp, contudo a luminosidade e o tempo de operação com colisões pPb será muito menor que em colisões pp. Ainda assim, os eventos serão muito limpos, livres de interações superpostas que ocorrem em alta luminosidades na operação em colisões pp. / After several years of scientific development, the mass generation mechanism for elementary particles is still to be established in particle physics, which would be confirmed with the discovery of a Higgs boson. After many proposals for the production mechanisms, this boson has not yet been observed experimentally, and its detection at the Large Hadron Collider is expected. Here I propose a mechanism of central exclusive diffractive production of the Higgs boson by photoproduction, inspired by the approach of the Durham group for Higgs boson production by Double Pomeron Exchange. The idea employed in this mechanism is to combine the advantages found in the proposal of the Durham group, and those related to ultraperipheral collisions. The photoproduction mechanism involves Higgs boson production in the p subprocess at high energy by Double Pomeron Exchange, where the diffractive interaction occurs between the color dipole resulting from the fluctuation of the initial photon, and the parton content of the proton. As the Higgs boson mass determines the hard scale of the interaction, it is possible to apply perturbative Quantum Chromodynamics, and to describe the interaction by the exchange of gluons in the t-channel. This mechanism allows the introduction of the gluon fusion vertex for Higgs boson production, which is the leading mechanism for a wide range of masses. Moreover, phenomenological parameters are introduced to suppress gluon radiation, and correctly predict the production cross section including the rapidity gaps survival probability. Thus, this mechanism is applied to the p subprocess in ultraperipheral collisions between protons and nuclei using the Equivalent Photon Approximation for the photon flux. The cross section is estimated for Higgs boson production at the Tevatron and LHC energies, comparing these predictions to those from previous work. The Higgs boson rapidity distribution is also predicted to show the production centrality. As a result, the event rate in pp collisions is found to be of the same order as that estimated by the Durham group, in the range 1−6 femtobarn. However, evaluating an analysis to include the rapidity gap survival probability in the photoproduction mechanism, the results become competitive with those predicted by the electromagnetic and Double Pomeron Exchange mechanisms, showing the diffractive photoproduction to be a promising production channel for Higgs boson detection at the LHC. The predictions for the cross section in pA processes show a significant enhancement in comparison to previous estimates, resulting in a cross section for pPb collisions of the order of 1 picobarn. This is two orders of magnitude higher than in pp collisions, however both the luminosity and the running time with pPb collisions will be much lower than in pp ones. Nevertheless the events are going to be very clean, free of the pile-up present in high luminosities pp runnings.

Apresento as investigações realizadas durante estes quatro anos de doutorado no Grupo de Fenomenologia de Partículas de Altas Energias (GFPAE). Foi desenvolvido um estudo teórico/fenomenológico baseado em QCD perturbativa para processos difrativos em colisões hadrônicas e nucleares, considerando diferentes estados finais como observáveis. Este estudo tem como ponto principal a aplicação das chamadas correções de múltiplos espalhamentos de Pomerons no modelo de Ingelman-Schlein, e desta forma, fazer predições para a taxa de produção difrativa de vários tipos de partículas. Temos como ponto inicial o estudo dos eventos de espalhamento profundamente inelástico (DIS), onde a colisão lépton-próton permite estudar o conteúdo de pártons na estrutura interna dos nucleons. Estes processos são verificados no colisor HERA, dando excelentes informações sobre a subestrutura do próton. No caso de colisões hadrônicas, existe uma ampla variedade de partículas de interesse no estado final, e neste trabalho, apresento resultados para a produção difrativa de quarks pesados, quarkonia e o bóson de Higgs. O estudo fenomenológico desses processos é fundamental para entendermos como os hádrons são constituídos, além de como podemos descrever o Pomeron (partícula virtual portadora dos números quânticos do vácuo), servindo também como base para os experimentos desenvolverem seus aparatos e formas de medidas. Os processos difrativos possuem um sinal de fácil detecção no experimento, tendo como principal característica a verificação de uma região do detector onde nenhuma partícula ´e encontrada, região esta chamada lacuna de rapidez. O formalismo de Ingelman-Schlein (IS) é considerado para estudar o processo difrativo. Nele, o Pomeron ´e o responsável pela origem dessa lacuna, com o mesmo possuindo subestrutura. Desta forma, utilizo uma recente função para a distribuição de pártons no Pomeron, bem como o fator de probabilidade de sobrevivência da lacuna de rapidez (correções de múltiplos espalhamentos). Realizamos então estimativas teóricas para a taxa de produção difrativa de J/ , _, c¯c, b¯b e Higgs em colisões hadrônicas, com energias de centro de massa ps para o Large Hadron Collidr (LHC) de ps = 14 TeV, sendo que também foi realizado o estudo de produção de quarks pesados para colisões nucleares, no caso Chumbo-Chumbo (Pb-Pb) e Cálcio-Cálcio (Ca-Ca), com energias de psPb−Pb = 5.5 TeV e psCa−Ca = 6.3 TeV respectivamente, para os processos de difração simples e central. Os resultados obtidos são os primeiros na literatura a considerar a aplicação do modelo Ingelman-Schlein com correções para os observáveis citados em energias de LHC. As estimativas para a razão difrativa de produção de tais observáveis servem como uma ferramenta teórica para futura verificação e comparação com os dados a serem extraídos do colisor LHC, tendo como consequência a confirmação da validade do formalismo empregado para processos de difração dura (escala típica maior que 1 GeV) na região de altas energias. / An theoretical/phenomenological study was developed based on perturbative QCD for diffractive processes in nuclear and hadronic collisions, considering different final states as observables. This study had as main goal the application of the Pomeron Multiple Scattering corrections to the Ingelman-Schlein model, and in this way, obtaining predictions for the rate of diffractive production for several produced particles. We begin studying events of Deep Inelastic Scattering (DIS), where the lepton-proton collisions allow to verify the parton content of inner structure of the nucleons. These processes are currently studied at HERA collider, giving excelent information about the proton substructure. In the hadronic collisions, there is a huge variety of particles that can be of interest in the final state, and in this work we present results for the diffractive production of heavy quarks, quarkonia and Higgs boson. The phenomenological study of these processes is fundamental to understand how the hadrons are constituted and how we can describe the Pomeron (a virtual particle that carries the vacuum quantum numbers), being as well as a baseline to the that experiments develop their apparatus and measurements. The diffractive processes have a signal easy to be detected in the experiment, with the main characteristic being the verification of a region in the detector where low multiplicity of particles is found, this called rapidity gap. The Ingelman-Schlein (IS) formalism is considered to study the diffractive process. In this formalism, the Pomeron is responsible by the gap, with this particle having substructure. In this content, recent parton distribution functions for the Pomeron are considered, as well as the gap survival probability factor (multiple scattering corrections) are taken into account. Theoretical estimates are made for the rates of diffractive production of J/ , , c¯c, b¯b and Higgs in hadronic collisions, for the center-of-mass energy ps = 14 TeV that is the LHC energy. A study of single and central diffraction heavy quarks production in nuclear collisions was made for Lead-Lead (Pb-Pb) and Calcium-Calcium (Ca-Ca) collisions, both for LHC energies. The results obtained consider the Ingelman-Schlein application with corrections for the referred observables in the LHC energies. The estimations for the diffractive ratio for the production of these observables could be a theoretical tool for future investigations and comparison to experimental data, testing the validity of the formalism considered for hard diffraction processes (high momentum) in the high energy region.

O Método do Grupo Ressonante (RGM) é um método utilizado no estudo da interação hádron-hádron, na qual não são desprezados os graus de liberdade internos destas partículas. Nesta dissertação estudaremos os efeitos associados `a interação entre um quark pesado Q com outro leve q no potencial de troca de um gluón chamado de One Gluon Exchange Potencial (OGEP), tradicionalmente obtido a partir de um potencial relativístico de interação do modelos de quarks, fazendo uma expansão em potências de momentos nos espinores constituintes (potencial de Fermi-Breit). Faremos uma aproximação semi-relativística para o quark leve q, enquanto que o quark pesado Q será considerado não-relativístico. Este potencial semi-relativístico será usado no RGM para estudar a interação entre charmônios e nucleons como no caso da interação J/ψ-nucleon. / The Resonating Group Method (RGM) is used in hadron-hadron interactions, when internal degrees of freedom of composite particles can’t be neglected. In this dissertation we shall study the effects associated with the interaction between a heavy quark Q with a light quark q, using the the One Gluon Exchange Potential (OGEP) traditionally obtained from a relativistic interaction potential in the quark model, by an expansion in powers of momentum of the constituent spinors (potential Fermi-Breit). We will make a semi-relativistic approach for light quark q, while the heavy quark Q will be considered non-relativistic. This semi-relativistic potential will be used in the RGM to study the interaction between charmonia and nucleons as the case J/ψ-nucleon interaction.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第24411号 / 理博第4910号 / 新制||理||1702(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 青木 慎也, 教授 大西 明, 教授 橋本 幸士 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Supersymmetry is a promising candidate theory that could solve the hierarchy problem and explain the dark matter density in the Universe. The ATLAS experiment at the Large Hadron Collider is sensitive to a variety of such supersymmetric models. This thesis reports on a search for pair production of the supersymmetric scalar partners of bottom and top quarks in 20.1 fb⁻¹ of pp collisions at a centre-of-mass energy of 8 TeV using the ATLAS experiment. The study focuses on final states with large missing transverse momentum, no electrons or muons and two jets identified as originating from a b-quark. This final state can be produced in a R-parity conserving minimal supersymmetric scenario, assuming that the scalar bottom decays exclusively to a bottom quark and a neutralino and the scalar top decays to a bottom quark and a chargino, with a small mass difference with the neutralino. As no signal is observed above the Standard Model expectation, competitive exclusion limits are set on scalar bottom and top production, surpassing previously existing limits. Sbottom masses up to 640 GeV are excluded at 95% CLs for neutralino masses of up to 150 GeV. Differences in mass between ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>b</sub>₁ and ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X</sub>⁰<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub> larger than 50 GeV are excluded up to sbottom masses of 300 GeV. In the case of stop pair production and decay ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>t</sub>₁ → b + ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X</sub>^±<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub> and ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X</sub>^±<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub> → ^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X</sub>⁰<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub> + W* with mass differences &triangle;m = m_{^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X}^±<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub></sub> − m_{^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X}⁰<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub></sub> = 5 GeV (20 GeV), stop masses up to 580 GeV (440 GeV) are excluded for m_{^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>X}⁰<sub style='position: relative; left: -.5em;'>1</sub></sub> = 100 GeV. Neutralino masses up to 280 GeV (230 GeV) are excluded for m_{^~<sub style='position: relative; left: -.7em;'>t}₁</sub> = 420 GeV for &triangle;m = 5 GeV (20 GeV). In an extension of this analysis, sbottom quarks cascade-decaying to at least a Higgs boson are searched for in final states with large missing transverse momentum, at least 3 b-tagged jets and no electrons or muons, using neural network discriminants.

The LHCb experiment is an experiment based at the LHC in Geneva and is dedicated to the study of mesons containing bottom and charm quarks. One of the primary goals of the physics at LHCb is to measure CP-violating effects which lead to a dominance of matter over anti-matter in the universe. This thesis presents the measurement of the CP-violating phase Ø s which is one of the golden channels at LHCb. This phase is observed as the interference between mixing of B0s ↔ B-0s and decay of B0s → J/ψ K+K−. The results, based upon the 1.0 fb−1 dataset collected by LHCb during 2011, are: Ø s = 0.07±0.09±0.01 rad , ∆Γs = 0.100±0.016±0.002 ps−1 , Γs = 0.663±0.005±0.006 ps−1 . This analysis is also able to measure the mixing parameter ms = 17.71±0.10±0.01 ps−1. To improve upon this measurement the B0s → J/ψ K+K− analysis is combined with the B0s → J/ψ π+ π − decay channel to make the most accurate measurements to date of, Ø s = 0.01±0.07±0.01 rad, ∆Γs = 0.106±0.011±0.007 ps−1 and Γs = 0.661±0.004±0.006 ps−1. As an integral part of this work a comprehensive software suite known as RapidFit was developed, which is used by many other physicists and this is described.