This dissertation presents a search for heavy, long-lived, neutral particles that decay to photons in proton anti-proton collisions with a center of mass energy of 1.96 TeV at the Collider Detector at Fermilab (CDF) experiment. Such particles are typical of models of Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB). We select events with a single photon, missing transverse energy, and little other activity in the detector. We model the photon arrival time for Standard Model and non-collision sources using a data-driven method and consider photons which have a time of arrival at the detector which is significantly delayed relative to predictions. Using 6.3 fb^−1 of data collected from December 2004 to June 2010, we observe 322 events in the signal region compared to a background prediction of 287 ± 24 events. While the data are consistently above predictions, we report a model excess with a significance of 1.2 standard deviations from the null hypothesis.

This dissertation presents the results of the first search for heavy, neutral, longlived particles that decay to photons at a hadron collider. We use a sample of +jet+missing transverse energy events in p¯p collisions at ps = 1.96 TeV taken with the Collider Detector at Fermilab. Candidate events are selected based on the arrival time of a high-energy photon at the electromagnetic calorimeter as measured with a timing system that was recently installed. The final result is that we find 2 events, using 570±34 pb−1 of data collected during 2004-2005 at the Fermilab Tevatron, consistent with the background estimate of 1.3±0.7 events. While our search strategy does not rely on model-specific dynamics, we interpret this result in terms of cross section limits in a supersymmetric model with e01! eG and set a world-best e01 mass reach of 101 GeV/c2 at e = 5 ns. We can exclude any +jet+missing transverse energy signal that would produce more than 5.5 events.

This dissertation presents the results of a search for supersymmetry in protonantiproton collisions with a center of mass energy of 1.96 TeV studied with the Collider Detector at Fermilab. Our strategy is to select collisions with two photons in the nal state that have the properties of being the decays of very massive supersymmetric particles. This includes looking for large total energy from the decayed particles as well as for the presence of particles that leave the detector without interacting. We nd no events using 2.6 fb-1 of data collected during the 2004-2008 collider run of the Fermilab Tevatron which is consistent with the background estimate of 1.4 +/- 0.4 events. Since there is no evidence of new particles we set cross section limits in a gaugemediated supersymmetry model with e 01 ! eG, where the e 01 and eG are the lightest neutralino and the gravitino (the lightest supersymmetric particle), respectively. We set limits on models as a function of the e 01 mass and lifetime, producing the world's most sensitive search for e 01by excluding masses up to 149 GeV=c2 for e 01 lifetimes much less than 1 ns.

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.

Le modèle standard de la physique des particules a été développé dans les années 1970. Malgré de grands succès expérimentaux, il présente des problèmes qui ne peuvent être résolus qu'avec des extensions du modèle. La supersymétrie est un candidat particulièrement intéressant, qui postule simplement une symétrie supplémentaire entre bosons et fermions. En plus d'apporter des réponses dans le domaine de la physique des particules, la supersymétrie trouve des applications intéressantes en cosmologie. Elle contient des candidats possibles à la matière noire, qui représente 25\% de la densité d'énergie de l'Univers et dont la nature est inconnue. Un autre problème cosmologique intéressant est celui des problèmes du lithium dans le cadre de la nucléosynthèse primordiale décrivant la production des éléments légers dans les premières secondes de l'Univers après le Big Bang. Les abondances de lithium prévues par la théorie sont incompatibles avec les observations. J'étudie ici un scénario où une particule supersymétrique, le gravitino, est un candidat à la matière noire et la production de cette particule par désintégration d'autres particules supersymétriques permet de résoudre les problèmes du lithium.