NIL

Pas de resume disponible

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.

Dans cette thèse, nous traitons de l'extension supersymétrique minimale du Modèle Standard (MSSM). Dans un premier temps, Nous analysons les conséquences de l'introduction des phases supersymétriques dans le MSSM. Nous examinons la stabilité des limites obtenues sans phases pour la recherche de charginos pour une énergie de 189 GeV par l'expérience DELPHI du LEP. Ensuite, nous montrons l'importance des corrélations de spin pour l'extraction des paramètres du MSSM à partir des distributions angulaires des particules finales. Pour celà nous utilisons la méthode des amplitudes d'hélicité pour le calcul des sections efficaces associées à la production des particules supersymétriques. Enfin, nous développons une analyse pour la recherche des partenaires supersymétriques des électrons et des muons (sélectrons et smuons) lors des collisions électron positron avec le détecteur DELPHI du LEP. Nous utilisons une méthode fondée sur un réseau de neurones pour extraire le signal (deux leptons acoplanaires de même saveur et de charges opposées) des processus issus du Modèle Standard (les processus W+W- et les processus à deux photons). L'analyse des données recueillies pour les énergies de collision de 184 à 202 GeV, soit une luminosité équivalente de 440pb-1 n'a montré aucune déviation significative par rapport aux prédictions du Modèle Standard. Nous avons donc établi une limite inférieure sur la masse du sélectron et du smuon.

Dans l'optique d'un stockage en site géologique des déchets nucléaires à vie longue, les apatites sont envisagées, d'une part comme matrice de confinement d'actinides ou de produits de fission à vie longue, et d'autre part, comme matériaux incorporés dans les barrières ouvragées. Nos travaux consistent à étudier la migration dans les apatites des produits de fission en fonction de la température. Nous avons choisi d'étudier l'iode 129, de période 16 millions d'années et le technétium 99, de période 210000 ans. Le but est d'obtenir une modélisation du comportement de ces éléments afin d'extrapoler leur devenir sur une longue période. L'apatite étudiée est de l'hydroxyapatite de synthèse de composition chimique connue Ca10(PO4)6(OH)2. Afin de limiter les problèmes de radioprotection, nous avons étudié le comportement du technétium via le rhénium, son homologue chimique, et le molybdène, de masse proche de celle du technétium. Le couplage implantation ionique - RBS nous a permis de mettre en évidence une volatilisation de ces éléments lors de recuits sous air. Nous avons alors entrepris des études de caractérisation chimique du molybdène et du rhénium par XPS et XANES. Nous avons mis en évidence une oxydation de ces éléments, entraînant la formation d'oxydes volatils. Dans le cas de l'iode, nous avons conjointement mené des expériences avec de l'iode 131 radioactif et de l'iode stable, montrant une diffusion de cet élément dans les joints de grains du matériau.

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.

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.

La Supersymetrie est la theorie qui semble etre l'extension la plus naturelle du Modele Standard. Dans cette these nous presentons la recherche du sTop, hypothethique partenaire scalaire du quark Top, que nous avons effectuee dans le cadre du Modele Standard Supersymetrique Minimal (MSSM) en utilisant les donnees de l'experience DO prises lors de la Phase I du Tevatron, qui correspondent a une luminosite integree de $108$ pb$^{-1}$. Nous avons selectionne les evenements avec un electron, un muon et de l'energie transverse manquante dans l'etat final, qui peuvent etre le produit de desintegration d'une paire de sTops en 3 corps ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), ou en 4 corps ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). En l'absence d'evenements candidats a ce signal, les resultats sont interpretes en terme de limites de section efficace de production du sTop et de regions d'exclusion dans l'espace des parametres ($m_{\tilde{t}},\moa$) ou ($m_{\tilde{t}},\msnu$). L'utilisation inedite au Tevatron de cet etat final pour la recherche du sTop nous a permis d'etablir des contraintes plus fortes que celles obtenues precedemment au LEP ou au Tevatron dans le canal $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$, et les premieres limites jamais etablies dans le canal de desintegration a quatre corps. Pour le canal a 3 corps, en supposant que le sneutrino soit la particule supersymetrique la plus legere (LSP), la region exclue a $95\%$ de degre de confiance s'etend jusqu'a une masse de sTop de $142$ ($130$) GeV si la masse du sneutrino ($\msnu$) est de $43$ ($86$) GeV. Si le canal a 4 corps domine, et en supposant que le neutralino soit la LSP, les limites dependent de la masse du sneutrino. Si celle-ci est suffisamment legere (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox \ 100$ GeV) cette limite atteint une masse de sTop de $132$ GeV pour un neutralino de $60$ GeV. Pour ces recherches, la calorimetrie joue un role central d'un point de vue experimental. L'augmentation de la luminosite attendue dans la Phase II du Tevatron qui a demarre le $1^{er}$ Mars $2001$, et l'amelioration du detecteur qui a ete realisee ces trois dernieres annees permettront d'etendre ces domaines d'exclusion ou de decouvrir le sTop. Nous decrivons donc egalement dans cette these notre contribution a l'amelioration de la calorimetrie, tant sur la calibration electronique du calorimetre a Argon liquide du detecteur DO, que sur les logiciels de reconstruction de l'energie calorimetrique.

La physique hadronique s'intéresse à décrire la structure interne du nucléon. Malgrès de nombreux efforts, la structure non perturbative de la Chromody­namique Quantique QCD) n'est encore comprise que partiellement. Il faut de nouvelles données expérimentales pour guider les théories ou contraindre les modèles. La sonde électromagnétique est ici un outil privilégié. En effet, les électrons sont ponctuels, ne sont pas sensibles à l'interaction forte (QCD) et leur interaction (QED) est connue. Cette sonde propre fournie une image nette du hadron sondé. Les techniques classiques pour sonder la structure électromagnétique du nucléon sont la diffusion élastique d'électron, la diffusion profondément inélastique et la diffusion Compton réelle (RCS) gamma p -> p gamma. La diffusion élastique d'électron sur le nucléon donne accès aux facteurs de forme qui décrivent ses distributions de charge et de magnétisation (chapitre 2), alors que le RCS permet la mesure des polarisabilités électrique et magnétique qui décrivent l'aptitude qu'a le nucléon à se déformer quand il est exposé à un champ électromagnétique (chapitre 2), tandis que la diffusion profondément inélastique donne accès aux densités partoniques. Plus récemment, on s'est intéressé à l'étude de la structure du nucléon par l'intermédiaire de la diffusion Compton virtuelle (VCS) gamma* p -> p gamma (chapitre 3). Contrairement au RCS, l'énergie et le moment du photon irtuel peuvent être variés indépendemment l'un de l'autre. C'est ainsi que le VCS fournit une information nouvelle sur la structure interne du nucléon. Au dessous du seuil de création du pion, le VCS sur le proton donne accès à de nouvelles observables de structure du nucléon, les polarisabilités généralisées, ap­pelées ainsi car elles constituent une généralisation des polarisabilités obtenues avec le RCS. Les polarisabilités généralisées sont fonction du carré Q2 du quadri-moment du photon virtuel. Elles caractérisent la réponse du proton à l'excitation électromagnétique dû au photon virtuel incident. On peut ainsi étudier la déformation des distributions de charge et de courant mesurées en diffusion élastique d'électrons, sous l'influence de la perturbation par un champ électromagnétique. A mesure que l'énergie de la sonde augmente, le VCS devient non seulement un outil de précision pour avoir accès à une information globale sur le proton dans son état fondamental, mais aussi sur tout son spectre d'excitation, procurant ainsi un nouveau test de notre compréhension de la structure du nucléon. Expérimentalement, on peut accéder au VCS par l'électroproduction d'un photon réel sur le proton e p -> e p nu. Dans le processus VCS proprement dit, un photon virtuel est échangé entre l'électron incident et le nucléon cible qui émet alors un photon réel. Cette mesure n'est pas aisée etant donné la faible amplitude des sections efficaces mises en jeu. De plus, le VCS n'est obtenu que par interférence avec le terme de Bethe-Heitler en particulier (émission d'un photon par l'électron) qui domine ou interfère fortement. Par ailleurs, l'émission d'un pion neutre qui décroît en deux photons est à l'origine d'un bruit de fond physique qui peut géner l'extraction du signal VCS. La combinaison de l'accélérateur CEBAF (chapitre 5) de faible émittance par rapport à d'autres installations, de grand cycle utile et de grande luminosité ainsi que les spectromètres haute résolution de la salle expérimentalle Hall A (chapitre 6) a permis d'étudier le VCS courant mars-avril 1998 à Jefferson Lab situé dans l'état de Virginie aux Etats-Unis. Les données de cette présente thèse ont ainsi été prises à Q2 = 1 (GeV/c) à l'aide d'un faisceau d'électrons de 4 GeV incident sur une cible cryogénique d'hydrogène liquide. L'électron et le proton diffusés furent détectés respectivement dans les spectromètres (et détecteurs associés) Electron et Hadron du Hall A. Les particules incidentes étant également connues, une technique de masse manquante a été utilisée pour isoler les photons VCS (chapitre 4). Un des problèmes majeurs dans la sélection des événements VCS provient d'une très large pollution par des protons de transmission (chapitre 9). Ces derniers sont en fait détectés alors qu'ils auraient dû être stoppés au niveau du collimateur à l'entrée du bras Hadron. On attribut leur origine à des cinématiques élastique pure, élastique radiative et de création de pion neutre. Cependant les variables reconstruites au vertex de tels événements sont entachées d'inconsistance, ce qui permet leur rejection. Après calibration de l'équipement (chapitre 7) et analyse des données (chapitres 8 à 11), des sections efficaces furent extraites mais restent préliminaires. Un intervalle de valeur pour chacune de deux fonctions de structure faisant intervenir les polarisabilités généralisées fut alors obtenu à Q2 = 0,93 GeV2 : PLL - PTT/epsilon in [4;7] GeV-2 et PLT in [-2;-1] GeV-2. Ce nouveau point sur une courbe présentant chacune des fonctions de structure précédentes en fonction de la variable Q2 s'ajoute aux résultats RCS et d'une précédente expérience VCS. L'interprétation de ces courbes confirme une forte compensation des contributions para- et dia-magnétique du proton. La comparaison de l'évolution en Q2 des polarisabilités généralisées électrique et magnétique nous permet finalement d'observer les différences de réarrangement spatial des distributions de charge et de courant.

Le document discute la problematique de la propagation d'incertitudes mutliples dans l'analyse bayesienne d'une combinaison de processus de Poisson. Une méthode originale d'échantillonnage partiel de la densité a posteriori par chaine de Makov est présenté puis appliquée à la recherche de quarks tops célibataire au LHC. Une dernière partie utilise la même méthode pour sonder la sensibilité furure d'ATLAS à certains paramètres de nouvelle physique.