MadGraph5 is used to generate events with Higgs boson pairs from vector boson fusion (VBF) at leading-order (LO) and next-to-leading-order (NLO) accuracy in QCD. The simulations are used to compute fiducial cross-sections in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV, using several kinematic cuts on the outgoing jets, e.g. the jet transverse momenta and pseudorapidity. The resulting cross-sections for NLO and LO are compared and their ratio,  the K-factor, is calculated for every kinematic cut. An attempt is made to extend the NLO simulation for non-Standard Model (SM) couplings between two vector bosons and two Higgs bosons (VVHH), however the corresponding model was found to be only compatible with LO accuracy in QCD.

[pt] A melhor teoria atual para descrever partículas elementares e suas interações, o Modelo Padrão, tem como peça fundamental a violação de carga-paridade (CP), a qual implica diferença no comportamento de partículas e anti-partículas. Por conta da violação de CP, o decaimento de um méson em um certo estado final pode então ser distinto do decaimento do anti- méson nesse estado final conjugado. Esse efeito foi extensivamente estudado e medido ao longo dos anos em decaimentos de mésons K e B, que envolvem os quarks strange e beauty respectivamente, mas apenas recentemente observado em decaimentos de mésons D, envolvendo o quark charm. As assimetrias de CP previstas no setor charmoso são bastante pequenas, então para que novas observações sejam feitas, grandes conjuntos de dados são necessários. Esta dissertação reporta a busca por violação de CP nos decaimentos Ds+ -> K-K+K+, suprimido por Cabibbo, e D+ -> K-K+K+, duplamente suprimido por Cabibbo. A busca por assimetrias locais nos espaços de fase dos decaimentos é realizada com uma técnica modelo-independente, usando dados obtidos em colisões pp de energia de centro-de-massa de 13 TeV, coletados pelo detector LHCb durante 2016—2018 (run 2 ). Também incluído está um estudo da sensibilidade do método a efeitos de violação de CP dadas as estatísticas atuais usando simulações. Nesta análise, dois decaimentos favorecidos por Cabibbo, Ds+ -> K-K+pi+ e D+ -> K-pi+pi+, são utilizados para nos assegurar que não somos sensíveis a assimetrias espúrias, de efeitos de produção ou detecção. / [en] The current best theory for describing elementary particles and their interactions, the Standard Model, has charge-parity (CP) violation as a fundamental feature, which implies that particles and antiparticles behave differently. Due to CP violation, the decay of a meson into a certain final state might then be distinct from the decay of the anti-meson to that charge conjugated final state. This effect has been extensively studied and measured over the years in the decays of K and B mesons, which involve the strange and beauty quarks respectively, but only recently observed in D meson decays, involving the charm quark. The predicted CP asymmetries in the charm sector are very small, so, in order to make new observations, large data samples are required. This dissertation reports the search for CP violation in the singly- Cabibbo-suppressed Ds+ -> K-K+K+ and doubly-Cabibbo-suppressed D+ -> K-K+K+ decays. The search for local asymmetries in the phase space of the decays is performed with a model-independent technique, using the data samples obtained in pp collisions with a centre-of-mass energy of 13 TeV, collected by the LHCb detector during 2016—2018 (run 2). Also included is a study of the method s sensitivity to CP violation effects in the current statistics using simulations. In this analysis, two Cabibbo-favoured decays, Ds+ -> K-K+pi+ and D+ -> K-pi+pi+, are used to ensure we are not sensitive to nuisance asymmetries, from production or detection effects.

In dieser Dissertation wird eine Suche nach vektorartigen Quarks (VLQs) beim Zerfall in ein W-Boson und ein b-Quark vorgestellt. Die Suche wird mit Proton-Proton-Kollisionsdaten durchgeführt, die vom ATLAS-Detektor am CERN bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 13 TeV zwischen 2015 und 2018 während dem LHC Run II gesammelt wurden. Die Existenz von VLQs wird von mehreren Theorien jenseits des Standardmodells postuliert, zudem sind VLQs ein einfaches Beispiel für Fermionen mit Farbladung, die immer noch mit experimentellen Beobachtungen konsistent sind. Diese Arbeit konzentriert sich auf den Fall, dass ein einzelnes VLQ erzeugt wird und in ein b-Quark und ein W-Boson zerfällt, das dann wiederum in ein geladenes Lepton und ein Neutrino zerfällt. Diese Suche schließt sich an mehrere Suchen nach einzeln und paarweise erzeugten VLQs am LHC an, die sowohl bei ATLAS als auch bei CMS durchgeführt wurden und deren Existenz bis zu einer Masse von über 1 TeV ausgeschlossen haben. Bei einer Masse von etwa 1.8 TeV wird ein Überschuss von 3.7 σ gegenüber der Vorhersage des Standardmodells beobachtet. Einige mögliche Masse/Kopplungskombinationen werden durch diese Analyse ausgeschlossen. Dies ist jedoch weniger Parameterraum als aufgrund eines unerwarteten Überschusses an beobachteten Ereignissen erwartet wurde. / In this thesis, a search for vector-like quarks (VLQs) decaying into a W-boson and a b-quark is presented. The search is performed on proton-proton collision data collected by the ATLAS detector at CERN at a center-of-mass energy of √s = 13 TeV between 2015 and 2018, during Run II of the LHC. The existence of VLQs is consistent with several Beyond the Standard Model theories and VLQs are a simple example of coloured fermions that are still consistent with experimental observations. This work focuses on the case where a single VLQ is produced and decays to a b- quark and a W-boson, which then decays to a charged lepton and a neutrino. This search follows on several searches for singly- and pair-produced VLQs at the LHC from both ATLAS and CMS, which have excluded their existence up to over 1 TeV, and this search considers VLQs in a mass range from 1 TeV to 2.7 TeV. An excess over the Standard Model (SM) prediction of 3.7 σ is observed at a mass of around 1.8 TeV. Some possible mass/coupling combinations are excluded by this analysis. However, this is less parameter space than was expected due to an unexpected excess of observed events.

Le réseau ATLAS-TPX est composé de 15 détecteurs Timepix répartis à diverses positions autour du point d’interaction IP1 (Point d’interaction 1) dans la caverne de l’expérience ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) au LHC (Grand Collisionneur de Hadrons). Ce réseau de détecteurs permet de caractériser le champ de radiation et de mesurer la luminosité indépendamment de la chaîne d’acquisition de données d’ATLAS. Ses différents modes d’opération complémentent les mesures de luminosité de référence d’ATLAS, qui sont cruciales pour la détermination des mesures de sections efficaces de processus du modèle standard de la physique des particules. Ce mémoire évalue la capacité des détecteurs ATLAS-TPX à mesurer la luminosité avec la reconnaissance de traces. Cette méthode permet de filtrer certaines sources d’erreurs systématiques, telles que la radiation induite, qui affectent d’autres détecteurs de luminosité de l’expérience ATLAS. L’étude se concentre sur la détection des particules chargées à faible transfert d’énergie (LETCP) avec un détecteur ayant opéré dans de bonnes conditions de 2017 à 2018, le détecteur TPX14. Les traces laissées par les LETCP sont distinguées des autres particules par des algorithmes de classification, qui sont appliqués sur les images enregistrées par le détecteur. Lorsque des pics de luminosité ou des temps d’acquisition trop longs provoquent une superposition des traces dans les images, une technique de correction est utilisée. Le comptage de traces est converti en mesure de luminosité grâce aux périodes de collisions de référence de chaque année. Les résultats sont comparés à ceux provenant des autres détecteurs de luminosité, soit LUCID (Luminosity measurements Using Cherenkov Integration Detector), EMEC (ElectroMagnetic End Cap) et FCal (Forward Calorimeter) dans le but d’étudier la stabilité à long terme de ces luminomètres. L’entièreté des résultats obtenus diffère par moins de 3% par rapport à LUCID, le détecteur de luminosité de référence dans ATLAS. Cela prouve donc la validité de la méthode et ouvre la porte à des études de stabilité avancées. Les fluctuations statistiques observées pourront être réduites dans le futur en utilisant plus de détecteurs et en optimisant leur positionnement. / The ATLAS-TPX network is made of 15 Timepix detectors distributed at various positions around the interaction point IP1 (Interaction Point 1) in the ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) cavern at the LHC (Large Hadron Collider). This detector network allows the characterization of the radiation field as well as luminosity measurements that are completely independent of the ATLAS data acquisition chain. Its different modes of operation complement the reference luminosity measurements in ATLAS, which are crucial for the measurement of cross sections of the standard model process of particle physics. This master thesis evaluates the ability of ATLAS-TPX detectors to measure the luminosity using track recognition. This method makes it possible to filter certain sources of systematic uncertainties, such as activation, which affect other luminosity detectors of the ATLAS experiment. The studies focus on detection of low energy transfer charged particles (LETCP) with a detector that operated in good conditions throughout 2017 and 2018, the TPX14. The signature traces left by LETCP are distinguished from others by classification algorithms, which are applied on the detector’s frames. When luminosity is peaking or when the acquisition time is too long and cause overlapping of the traces in the frames, a correction is applied. The track counts are converted to luminosity measurements using the reference run of each year. The results are compared to those from other luminosity detectors, namely LUCID (Luminosity measurements Using Cherenkov Integration Detector), EMEC (ElectroMagnetic End Cap) and FCal (Forward Calorimeter) in order to do long term stability studies of those luminometers. All results differ by less than 3% from LUCID’s data, the luminosity of reference in ATLAS. Therefore, the method is valid, which opens the door to advanced stability studies. The observed statistical fluctuations could be reduced in the future by using more detectors and optimizing their positioning.

Cette thèse porte sur le calcul des corrections radiatives supersymétriques pour des processus entrants dans le calcul de la densité relique de matière noire, dans le MSSM et le scénario cosmologique standard, ainsi que sur l'influence du choix du schéma de renormalisation du secteur des neutralinos/charginos à partir de la mesure de trois masses physiques. Cette étude a été faite à l'aide d'un programme automatique de calcul à une boucle d'observables physiques dans le MSSM, appelé SloopS. Pour le calcul de la densité relique nous nous sommes penchés sur des scénarios où le candidat supersymétrique le plus étudié, le neutralino, se désintégrait en majoritairement en bosons de jauge. Nous avons couvert les cas où sa masse était de l'ordre de quelques centaines de GeV jusqu'à 2 TeV. Cela a nécessité la prise en compte complète des corrections électrofaibles et fortes, impliquées dans des processus sous-dominants impliquant des quarks. Dans le cas des neutralinos très lourds deux effets importants ont été mis à jour : les amplifications de type Sommerfeld dues aux bosons de jauge massifs et peut-être plus important encore des corrections de type Sudakov.

The Standard Model of particle physics is a successful theory, yet it is incomplete. Supersymmetry is one of the favoured extensions of the Standard Model, elegantly addressing several unresolved issues. This thesis presents a search for the pair production of supersymmetric particles chargino one and neutralino two, where the neutralino two decays to the lightest neutralino and the 125 GeV Higgs boson. The final states considered for the search have large missing transverse momentum, an isolated lepton and two jets identified as originating from bottom quarks. The analysis is based on 20.3 inverse femtobarns of 8 TeV proton-proton collision data delivered by the Large Hadron Collider and recorded with the ATLAS detector. No excess over Standard Model predictions is observed. The analysis has been combined with three independent searches that probe other decay modes of the Standard Model Higgs boson. Limits are set at 95% confidence level in the context of a simplified supersymmetric model. Common masses of chargino one and neutralino two are excluded up to 250 GeV for a massless neutralino one. The analysis of this dissertation has been reinterpreted in the context of a large scan of the phenomenological Minimal Supersymmetric Standard Model, along with 22 other ATLAS Run 1 searches. The resulting summary paper represents the most comprehensive assessment of the ATLAS constraints on Supersymmetry models to date. / Graduate / 0798 / cdavid@uvic.ca

Le concept de fusion par confinement inertiel (FCI) est aujourd'hui largement étudié. Il s'agit de comprimer et chauffer brièvement une petite capsule sphérique remplie de combustible, à l'aide de lasers extrêmement énergétiques. Depuis une quinzaine d'année, la technique d'allumage rapide (AR) propose de faciliter le chauffage de ce combustible en ajoutant un faisceau de particules - des électrons générés par un laser ultra-intense - au moment exact où la compression de la capsule est maximale. La présente thèse constitue une étude expérimentale de ces faisceaux d'électrons générés par lasers picosecondes. Nous présentons des nouveaux résultats sur les caractéristiques de ces électrons après leur accélération par laser (énergie, divergence, etc.) ainsi que sur leur interaction avec la matière qu'ils traversent, qu'elle soit solide ou comprimée. Les résultats expérimentaux exposés révèlent différentes facettes de ces électrons rapides créés par laser, et leur analyse nous a permis de progresser dans la compréhension de certains mécanismes : comment ils sont injectés à l'intérieur de la matière solide, comment mesurer leur divergence, et comment ils peuvent être automatiquement collimatés à l'intérieur de la matière comprimée.

Les étoiles à neutrons sont le résidu d'étoiles massives et sont formées lors de la supernova qui marque de la fin de leur vie. Avec un rayon d'une dizaine de kilomètres pour une masse de une à deux fois celle du Soleil, elles sont des corps très denses et relativistes, supportés par l'interaction forte. Cette thèse traite de la modélisation théorique de trois aspects de la dynamique et de l'évolution des étoiles à neutrons : l'évolution thermique des étoiles à neutrons isolées et de celles accrétant de la matière d'une étoile compagnon, l'influence des propriétés élastiques de leurs parties solides sur la rotation des étoiles à neutrons isolées et l'évolution de la rotation des étoiles à neutrons accrétantes. La confrontation avec les observations permet de sonder les propriétés de la matière à haute densité.

En 2002 le moteur Aestus de l'étage supérieur d'Ariane 5 du vol 142 a présenté des instabilités de combustion à hautes fréquence, qui ont été soupçonnées être des instabilités couplées entre le dôme d'alimentation en fuel MMH (mono-méthyl-hydrazine) et la chambre de combustion pendant la phase de démarrage. Cette étude porte donc sur la compréhension des mécanismes de couplage qui guident les instabilités hybrides et le développement théorique et numérique de ces mécanismes. Le premier aspect abordé concerne l'étude des temps caractéristiques des processus qui prennent place dans une chambre de combustion de moteur fusée à ergols liquides, dés que ces derniers sont injectés : l'atomisation primaire, l'atomisation secondaire, le mélange, le chauffage et la vaporisation des gouttes, et les réactions chimiques. Les résultats de cette analyse montrent les processus qui se couplent avec l'onde acoustique des instabilités hybrides. Ensuite une modélisation des deux systèmes principaux a été effectuée : le système d'alimentation contenant des ergols liquides ou gazeux dans une géométrie complexe, est modélisé par la méthode à paramètres discrets basée sur un schéma électrique ; le système chambre de combustion, présentant nombreux phénomènes dans une géométrie simple, presque cylindrique, a été modélisée par un approche globale, basée sur l'introduction des termes sources dans les équation de Navier Stokes. Une procédure de couplage a été développée entre les deux systèmes au travers d'une fonction admittance de l'injection. Le modèle a été validé sur une configuration simple et appliqué sur un cas réel, celui de l'Aestus.

Ce document de thèse présente un travail à la fois instrumental et de prospective pour la Physique dans le cadre de l'expérience LHCb, sise auprès de la machine LHC, au Cern, dont la mise en service est prévue au printemps 2008. Collisionneur proton-proton délivrant une énergie dans le centre de masse de 14 TeV, le LHC produira nominalement dans l'expérience LHCb 1012 paires de particules belles par an. Après les succès expérimentaux remarquables enregistrés par les usines à mésons B BaBar (SLAC) et Belle (KEK), le Modèle Standard (MS) de la Physique des Particules accommode correctement l'ensemble des données de la Physique des Saveurs et singulièrement le mécanisme CKM est établi comme la source dominante de violation de la symétrie CP dans les systèmes de particules contenant un quark beau ou un quark étrange. La très grande statistique dont disposera l'expérience LHCb devrait permettre à la fois la scrutation de modes rares particulièrement sensibles à des contributions de Nouvelle Physique et des mesures de précision pour une métrologie améliorée des paramètres pertinents du MS. Dans ce cadre, il sera possible de faire une exploration systématique des propriétés du méson $B{^0} _{s}$. Ce travail de thèse porte sur la faisabilité d'une mesure précise du temps de vie de la composante courte de cette particule par l'étude de sa désintégration $B{^0} _{s}\ to \ D ^{+}_{s} D^{-}_{s}$ dont l'état final est CP pair. Nous avons montré qu'une précision de 2% pouvait être atteinte après une année de prise de données à la luminosité nominale et contraignait significativement la différence de largeurs $ \Delta Gamma _ {s} /Gamma {s}$. L'autre volet de ce travail de thèse concerne la qualification des photodétecteurs qui équipent le détecteur de pieds de gerbe pour lequel l'équipe de Clermont a la responsabilité de l'entièreté de la chaîne de lecture. Le photodétecteur que nous avons retenu est un photomultiplicateur compact 64 anodes produit par la compagnie Hamamatsu. J'ai participé à la caractérisation systématique et à la certification des 100 tubes du détecteur au moyen d'un banc de test spécialement conçu à cette fin. Un élément crucial de ces études à été la mise en évidence d'une diaphonie entre canaux inacceptable au regard des spécifications de physique pour une fraction non négligeable de la production et la sélection finale du nombre de tubes nécessaires qui satisfaisaient tous les critères d'acceptation.