Le modèle standard supersymétrique minimal (MSSM) est probablement une des théories de nouvelle physique les plus étudiées. Dans la plupart des études phénoménologiques, on fait l'hypothèse de la violation minimale de la saveur dans laquelle toutes les interactions violant la saveur sont directement liées à la matrice CKM du modèle Standard. Cependant, si la supersymétrie est plongée dans des cadres plus larges tels que les théories dites de Grande Unification, de nouvelles sources de violation de la saveur peuvent apparaitre. Les termes correspondant dans le lagrangien sont directement liés au choix du mécanisme de brisure de la supersymétrie. Or, à l'heure actuelle, aucun consensus n’existe quant au choix exact du mécanisme de brisure de la SUSY. Plusieurs mécanismes ont été évoqués récemment (entre autre, par le co-directeur de la thèse), qui pourraient conduire à des signatures prometteuses au LHC pour différents scénarios et domaines de paramètre. Le projet est donc idéalement situé à la frontière entre le 'model building' et des aspects plus phénoménologiques. Pour cette raison, le thésard sera naturellement amené à interagir de manière active avec le groupe de phénoménologie de physique des particules du LAPTh ainsi qu'avec les groupes de physique des particules du LAPP (ATLAS, LHCb..), laboratoire expérimental partageant le même bâtiment que le LAPTh. De plus, des collaborations sur le plan national, en particulier avec le LPSC de Grenoble, ainsi que sur le plan international, avec les universités de Würzburg et Münster (Allemagne) et le nouvel institut de physique de NATAL (Brésil) sont également envisagées. / The Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) is probably the best studied of all new physics theories. In most phenomenological studies, one assumes the hypothesis of minimal flavour violation, where all flavour-violating interactions are related to the CKM-matrix (as it is the case in the standard model). However, if supersymmetry is embedded in larger frameworks such as grand unified theories (GUT), new sources of flavour violation can appear. The corresponding terms in the Lagrangian are directly related to the mechanism of supersymmetry breaking, for which at present no theoretical consensus exists. Several processes have recently been evoked (among others by the co-director of the proposed thesis), which might lead to promising signatures at the LHC if non-minimal flavour violation is realized. These studies, however, included flavour-violating terms directly at the electroweak scale without taking into account their possible origin at some high scale. The main goal of the project is to extend the previous work in order to take into account the link between the electroweak and the GUT scale. This will allow to put constraints on parameters describing supersymmetry breaking using constraints imposed at the electroweak scale. A second goal is the analysis of relevant processes with the help of current Monte-Carlo simulation tools in order to study the background and thus clarify the observability at LHC for different scenarios and regions of parameters space. So, the project is ideally situated at the frontier between model building and more phenomenological aspects. For this reason the project naturally includes interactions with the local particle physics phenomenology group at LAPTh as well as with the the neighbouring experimental groups (e.g. ATLAS, LHCb) at LAPP. Moreover, collaborations on the national, in particular with the LPSC Grenoble, and international level, e.g. with the University of Würzburg (Germany), the University of Münster (Germany) and the newly created International Institute of Physics in Natal (Brasil) are envisaged.

In its first three years of operation, the Large Hadron Collider at CERN has already proved its worth as a discovery machine and reinvigorated the prospects for discovering new dynamics beyond the Standard Model. This thesis presents a range of experimental methods devised for discovery of supersymmetry, one of the most important extensions of the Standard Model being tested at the LHC. The first chapter discusses the concepts behind a set of transverse mass-bound variables, and explores connections between these variables and others in the literature. Not only are these variables important tools for mass measurement, should sparticles be seen at the LHC, they are also critical components of experimental searches. Accordingly, their performance has been compared in both mass measurement and search contexts, and the results are reported here. This is followed by the details of a search for hadronically-decaying squarks and gluinos, carried out on 4.7 fb−1 of data collected at 7 TeV in 2011 by the ATLAS detector. The search strategy is described, focusing on the implementation of a background estimation method using photon events to determine the background contamination due to invisible Z boson decays. The results of the search are then presented. Stringent limits are set on the production of squarks and gluinos in a variety of model scenarios.

L’énergie dans le centre de masse des collisions produites par le LHC a été portée en 2015 à 13 TeV, augmentant fortement les sections efficaces de production de particules hypothétiques lourdes et ouvrant ainsi la voie à la recherche de nouvelle physique. Les travaux effectués dans ce contexte ont porté sur la définition des critères d’identification des électrons et la recherche de Supersymétrie dans les données du détecteur ATLAS. La première partie est consacrée à l’optimisation et aux performances attendues de l’identification des électrons, utilisée pour le déclenchement et l’analyse des données en 2015. La méthodologie mise au point pour adapter les critères aux contraintes expérimentales est présentée. La seconde partie est dédiée à la recherche de particules supersymétriques produites par interaction forte dans les canaux avec deux leptons de même charge électrique (électrons ou muons), des jets et de l’énergie transverse manquante, à partir de l’ensemble des données collectées en 2015 (soit 3.2 fb à s = 13 TeV). Les principaux aspects de l’analyse sont décrits, avec une attention particulière à l’estimation du bruit de fond expérimental. L’absence d’excès par rapport aux prédictions du Modèle Standard est interprétée en terme de limites sur la masse des squarks, des gluinos et des neutralinos dans le cadre de modèles supersymétriques simplifiés. Cela a permis par exemple d’exclure l’existence de gluinos de masse inférieure à 1.1 TeV dans certains modèles avec un spectre de masse compressé, ce qui représente une amélioration d’environ 150 GeV par rapport aux limites antérieures. / The LHC collisions center of mass energy rose up to 13 TeV in 2015, strongly increasing the production cross sections of hypothetical heavy particles (for example by a factor 50 for pair production of gluinos with a 1.5 TeV mass) and thus, paving the way for new physics searches. An optimisation of the electron iidentification criteria and a search for Supersymmetry with the ATLAS detector data were performed in this context. The first part is dedicated to the definition and the expected performance of the electron identification used for the trigger and the analysis of the 2015 data. The methodology defined to adapt these criteria to the experimental constraints is detailed. The second part is dedicated to the search for strongly produced supersymmetric particles in events with two same sign leptons (electrons or muons), jets and missing transverse energy using the full 2015 dataset (3.2 fb at s = 13 TeV). The main aspects of the analysis are described, paying particular attention to the experimental background. As no significant excess over the Standard Model expectation is observed, the results are interpreted using several simplified models to set limits on the masses of the gluinos, the squarks and the neutralinos. For instance, gluino masses up to 1.1 TeV are excluded, which represents an improvement of about 150 GeV with respect to the previous limits for some models with compressed mass spectra.

Le sujet de cette thèse est la recherche des sélectrons, neutralinos et squarks dans le cadre du modèle GMSB (Gauge Mediated Supersymmetry Breaking) avec le détecteur CMS et l?étude de la compression sans pertes des données. Avec une fréquence de 40 MHz des croisements des faisceaux de protons environ 10^9 interactions proton-proton par seconde se produisent à la luminosité nominale de 10^34 cm-2 s-1. La définition du système de déclenchement et d?acquisition de CMS impose des conditions très restrictives aux données sortantes. La fréquence moyenne des événements sortants doit être inférieure à 100 kHz. La taille moyenne d?un événement provenant du calorimètre électromagnétique doit être inférieure à 100 kilo octets. Cette thèse résumera dans quelle mesure il est possible d?appliquer aux données ainsi obtenues une réduction du volume des données supplémentaire en utilisant les techniques offertes par la compression de données sans pertes. Les grands objectifs du programme de physique du LHC est de comprendre l?origine des masses des particules et de tester l?hypothèse de l?existence d?une symétrie fondamentale entre les fermions et les bosons, la supersymétrie (SUperSYmmetry en anglais d?où SUSY). Dans cette thèse nous montrons comment expérimentalement nous pouvons rechercher, dans le cadre des modèles GMSB (Gauge Mediated SUSY Breaking), les particules supersymétriques au LHC.