Cette thèse a pour cadre la phase 2 de l'expérience D0, l'un des deux détecteurs du Tevatron au Fermi National Accelerator Laboratory situé pres de Chicago (Illinois, USA). Cette thèse est consacrée à la préparation du Run II et à l'analyse des premières données de physique (février 2002 ­ juin 2002). Des événements tri-lepton (electron and muon) ont été sélectionnés. Ce type dévénement est attendu dans la théorie Supersymétrique avec violation de la R-parité et dans l'hypothèse d'un couplage lambda dominant. Le Modèle Standard ainsi que ses insuffisances sont décrits dans le premier chapitre qui présente aussi les différents modèles supersymétriques y compris celui incluant la gravité utilisé dans cette thèse. Un panorama des précédentes recherches expérimentales de particules supersymétriques clôt ce chapitre. Le deuxième chapitre décrit le fonctionnement du Tevatron ainsi que le détecteur D0. Les algorithmes d'identification des particules et la mesure des variables caractéristiques des événements est expliquée au chapitre 3. Les méthodes d'identification des électrons et des muons sont détaillées dans les chapitres 4 et 5. Le sixième chapitre expose une nouvelle méthode, non encore développée jusqu'à présent dans D0, pour identifier les jets venant de l'hadronisation des quarks b. L'intérêt de cette méthode pour la recherche de particules supersymétriques est discutée. Les caractéristiques des événements supersymétriques et dans l'hypothèse où la R-parité est violée par un couplage lambda sont étudiées dans le chapitre 7 ainsi que la stratégie générale de recherche. L'analyse des premières données Run II data est présentée au chapitre 8, qui décrit les critères de sélection des candidats. Les méthodes pour évaluer les fonds instrumentaux, qui s'ajoutent aux fonds physiques, sont détaillées. Le neuvième chapitre présente un résumé de l'analyse et le potentiel de découverte dans le futur.

Le détecteur CMS est l'une des deux expériences généralistes du LHC (Large Hadron Collider). Un des axes de recherche majeur de CMS est la recherche du (des) boson(s) de Higgs. À basse luminosité la signature la plus prometteuse pour un boson de Higgs léger (< 150 GeV) est sa désintégration en deux photons. Compte tenu de l'environnement du LHC, la recherche du Higgs dans ce canal nécessite un calorimètre électromagnétique (ECAL) extrêmement précis, rapide et résistant aux radiations.<br> Afin d'atteindre ce niveau de performances, plusieurs prototypes du calorimètre ont été mis en faisceau au cours des années 1999 et 2000. Une partie importante de cette thèse est consacrée à l'analyse des données obtenues lors de ces tests, avec pour objectif principal l'étude des paramètres jouant un rôle essentiel dans les performances du détecteur, en particulier la résolution en énergie, le suivi en lumière des cristaux et les performances de la chaîne électronique frontale dans sa version quasi-finale.<br> Un autre aspect de notre travail a été de développer une simulation comportant un haut degré de précision et de réalisme de la partie centrale du ECAL, à partir de l'outil de modélisation utilisé en physique des particules GEANT et d'une interface (EUGENIE) permettant d'intégrer des dessins de CAO dans la simulation. Cette description du détecteur a récemment été adoptée par la collaboration CMS et intégrée dans le programme de simulation officiel.

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Les travaux de cette thèse concernent la recherche de particules supersymétriques dans des processus produisant des photons dans l'état final. Les données analysées ont été collectées par le détecteur L3 lors des interactions électron-positon du LEP durant la période 1998-1999 pour des énergies de collision comprises entre 189 GeV et 202 GeV et une luminosité recueillie de 409/pb. Une recherche de neutralinos est effectuée à l'aide de processus conduisant aux états finals photon unique. L'interprétation de ces résultats permet d'exclure des masses de neutralinos dans le cadre de différents modèles de la supersymétrie (SUGRA et GMSB). Une analyse originale a été développée pour la recherche de charginos avec une masse voisine de celle du neutralino le plus léger, i.e. pour des écarts de masse inférieurs à 4 GeV. Elle impose, en plus des produits de désintégration du chargino, la présence d'un photon radiatif pour rejeter le fond important dû aux processus à 2-photons intermédiaires. Elle permet, en complétant les analyses déjà existantes, d'établir des limites sur la masse du chargino indépendantes de la différence de masse entre le chargino et le neutralino.

L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid) prévoyait l'utilisation de MSGC (MicroStrip Gas Chambers) sur une surface d'environ 200 m2 dans son trajectographe interne. Les conditions d'exploitation (luminosité = 10^34 cm-2.s-1) ont nécessité un important programme d'étude de la fiabilité des MSGC concernant la tenue au flux et la stabilité à long terme. Dans ce cadre, le groupe CMS Traces de Lyon a proposé et évalué une variante des MSGC : les SGC (Small Gap Chambers). Pour étudier la résistance aux radiations des SGC, de nombreux tests ont eu lieu sous un faisceau de pions de 350 MeV au Paul Scherrer Insitut à Zurich. Tout d'abord effectuées sur des chambres de petite taille (5 cm x 2.5 cm), la mesure du taux de décharges et l'extrapolation à 500 jours équivalent LHC ont permis de valider la bonne tenue des détecteurs aux intensités du LHC. Des détecteurs de grande taille (14 cm x 5 cm) ont ensuite été testés. Un étage de préamplification, le GEM (Gas Electron Multiplier) a été ajouté pour compenser l'augmentation du bruit et de la capacité des pistes. Le GEM a apporté une diminution significative du taux de décharges et une augmentation de la marge de fonctionnement. L'étude du vieillissement à long terme des SGC a été réalisée à l'aide d'une source de rayons X de 55Fe de 6.4 keV durant plusieurs mois. La perte de gain est estimée par une diminution du courant, mesurée en fonction de la charge intégrée par centimètre de piste. Les résultats montrent que la perte est d'environ 25% en 5 ans de fonctionnement à haute luminosité au LHC. La reconstruction des traces d'électrons dans le trajectographe de CMS est importante car les électrons interviennent dans la signature de nombreux signaux de physique. Une étude a été menée sur l'amélioration de l'efficacité de reconstruction en introduisant une perte d'énergie des électrons par rayonnement de freinage.

La montée en énergie et en luminosité du LEP a permis d'étendre considérablement la recherche de nouvelle physique en collisionneur e+e-. La supersymètrie permet de résoudre plusieurs problèmes du Modèle Standard en introduisant une symétrie entre fermions et bosons. Les squark s stop (t1) et sbottom (b1), partenaires supersymétriques des quarks de troisième génération occupent une place particulière. Ils pourraient être parmi les particules supersymétriques les plus légères. Les squarks ont tout d'abord été recherchés dans les données collectées par DELPHI de 1998 à 2000 à des énergies dans le centre de masse allant de 189 à 208 GeV. Lorsque la R-parité est conservée, la particule supersymétrique la plus légère (LSP) est le neutralino (01) qui interagit très faiblement avec la matière. Les canaux de désintégration des squarks sont t1 -> c01 et b1 -> b01. Les événements recherchés sont caractérisés par deux jets et de l'énergie manquante. Une attention particulière à été portée à la modélisation de l'hadronisation du stop et à l'étude des interactions photon-photon produisant des hadrons. Des limites sur les masses des squarks ont été établies. Cependant, de nouveaux modèles prédisent que la LSP est le gluino (g). La signature d'énergie manquante de la LSP est remise en cause. Le scénario d'un gluino LSP a donc été développé et recherché dans DELPHI. Les données enregistrées en 1994 à la résonance du Z0 ont permis de donner pour la première fois une limite sur la masse d'un gluino stable. L'analyse des données LEP2 a été réalisée pour les canaux de désintégration du stop en cg et du sbottom en bg. Des limites sur la masse des squarks, dans ce scénario, ont été obtenues. Elles confortent les limites obtenues à LEP1.