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 modèle standard de la physique des particules décrit la matière constituée de particules élémentaires qui interagissent via les interactions fortes et électrofaibles. Le quark top est le quark le plus lourd décrit par ce modèle et a été découvert en 1995 par les collaborations CDF et DO dans les collisions proton-antipronton du Tevatron. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production de paire de quarks top par interaction forte, dans un état final contenant un lepton, un tau hadronique, deux jets de b et de l'énergie tranverse manquante. Cette analyse utilise les données collectées entre juillet 2006 et août 2007, soit une luminosité de 1,2 fb-1, qui sont combinées avec les données du Run IIa pour atteindre une luminosité de 2,2 fb-1. Une partie du travail de thèse fut consacrée au système de déclenchement du détecteur D0 et en particulier à l'identification des leptons taus au niveau 3 du système de déclenchement et aux déclenchements basés sur la présence de jets et d'énergie tranverse manquante. La problématique de la résolution en énergie des jets est également abordée, sous l'angle de l'intercalibration en eta du calorimètre hadronique et avec l'utilisation du détecteur de pied de gerbe central dans la définition de l'énergie des jets. La section efficace de production de paires de quark top obtenue est 7,32+1,34-1,24(stat)+1,20-1,06(syst)+-0,45(lumi)pb. Cette mesure est en accord avec les prédictions du modèle standard et permet de contraindre la présence de nouvelle physique, telle que l'existence d'un boson de Higgs plus léger que le quark top. Une limite d'exclusion a ainsi été obtenue dans le plan (tan beta,mH+-) et est présentée dans la dernière partie de ce manuscrit.

Ce mémoire de maîtrise a pour objet une recherche de leptons lourds de quatrième génération avec les données prises par le détecteur ATLAS au LHC dans les collisions pp à $\sqrt{s}$ = 7 TeV et avec une luminosité intégrée de 1.02 fb$^{-1}$. Le processus étudié est la production au singulet de leptons lourds neutres de quatrième génération (N) par la voie du courant chargé suivi de la désintégration du celui-ci en un électron et un boson W : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), et dépend d'un paramètre de mélange $\xi^{2}$ avec un lepton léger. L'analyse passe par plusieurs étapes, soit l'utilisation de FeynRules pour construire le modèle pour ensuite générer des événements par MadGraph 5.1.2.4. Comme hypothèse de référence, on a choisi une masse de 100 GeV pour le lepton lourd neutre et $\xi_{Ne}^2$ = 0.19, donnant une section efficace de 0.312 pb pour une énergie au centre de masse de 7 TeV. Puisque la génération du signal s'est faite de manière privée à Montréal et non par la collaboration ATLAS, les résultats ne peuvent pas être reconnus officiellement. Sur la base de la simulation, avec des données correspondant à 1 fb$^{-1}$, la limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur la section efficace du signal est de 0.145 pb avec 0.294 pb pour un écart type($\sigma$) et 0.519 pb pour 2$\sigma$. La limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur $\xi_{Ne}^{2}$ de 0.09 pour une masse de 100 GeV. / This M.Sc. thesis describes a search for fourth generation heavy leptons using data from the ATLAS detector at LHC. The total integrated luminosity is 1.02 fb$^{-1}$ in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 7 TeV. This analysis study the single production of fourth generation neutral heavy lepton (N) via the charged channel and where W decays leptonically : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), which depends on the mixing element between the heavy lepton and the light lepton. The model of fourth generation leptons is constructed using FeynRules while the production of events is done by MadGraph 5.1.2.4. As point of reference, we chose a mass of 100 GeV for the fourth generation neutral heavy lepton (N) with $\xi_{Ne}^{2} = 0.19$, which produce a cross section of 0.312 pb. The generation of the signal was done privately in Montreal and not by the ATLAS collaboration. Therefore the results cannot be considered official. With the simulation, the expected superior limit at $95\%$ C.L. on the cross section is 0.145 pb with 0.294 pb for $\sigma$ and 0.519 pb for 2$\sigma$. The expected superior limit at $95\%$ C.L. on $\xi_{Ne}^{2}$ is 0.09.

Le présent mémoire présente d'une part la recherche dans l'expérience L3 au LEP de particules supersymétriques, les leptons scalaires, dans deux topologies distinctes : " électron + X + Ebaré " et " 2 leptons + 2 photons + Ebaré ", lesquelles correspondent à deux cadres théoriques supersymétriques qui sont respectivement m-SUGRA et GMSB. D'autre part le travail a été complèté par<br />l'étude du calorimètre électromagnétique à cristaux de BGO de L3, et la calibration du calorimètre<br />électromagnétique EGAP. Après une revue des motivations essentielles pour la Supersymétrie sont<br />détaillés les modes de production et de désintégration des leptons scalaires à LEP. Après avoir<br />présenté les outils d'analyse utilisés, sont détaillés les résultats obtenus à partir des données collectées par L3 à des énergies au centre-de-masse comprises entre 183 GeV et 202 GeV. Les<br />critères de sélections permettant d'isoler les événements que l'on recherche, et les efficacités ainsi<br />que les taux de bruit de fond en provenance du Modèle Standard auxquels on peut s'attendre<br />sont présentés. L'interprétation des résultats des recherches dans les deux cadres m-SUGRA et<br />GMSB font l'objet d'un cinquième chapitre. On a pu en tirer des limites inférieures sur les masses<br />des leptons scalaires qui ne dépendent pas des paramètres libres du modèle supersymétrique, en<br />particulier sur la masse du sélectron dans le cadre de m-SUGRA qui est :<br />M > 71:2 GeV

Ce mémoire de maîtrise a pour objet une recherche de leptons lourds de quatrième génération avec les données prises par le détecteur ATLAS au LHC dans les collisions pp à $\sqrt{s}$ = 7 TeV et avec une luminosité intégrée de 1.02 fb$^{-1}$. Le processus étudié est la production au singulet de leptons lourds neutres de quatrième génération (N) par la voie du courant chargé suivi de la désintégration du celui-ci en un électron et un boson W : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), et dépend d'un paramètre de mélange $\xi^{2}$ avec un lepton léger. L'analyse passe par plusieurs étapes, soit l'utilisation de FeynRules pour construire le modèle pour ensuite générer des événements par MadGraph 5.1.2.4. Comme hypothèse de référence, on a choisi une masse de 100 GeV pour le lepton lourd neutre et $\xi_{Ne}^2$ = 0.19, donnant une section efficace de 0.312 pb pour une énergie au centre de masse de 7 TeV. Puisque la génération du signal s'est faite de manière privée à Montréal et non par la collaboration ATLAS, les résultats ne peuvent pas être reconnus officiellement. Sur la base de la simulation, avec des données correspondant à 1 fb$^{-1}$, la limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur la section efficace du signal est de 0.145 pb avec 0.294 pb pour un écart type($\sigma$) et 0.519 pb pour 2$\sigma$. La limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur $\xi_{Ne}^{2}$ de 0.09 pour une masse de 100 GeV. / This M.Sc. thesis describes a search for fourth generation heavy leptons using data from the ATLAS detector at LHC. The total integrated luminosity is 1.02 fb$^{-1}$ in pp collisions at $\sqrt{s}$ = 7 TeV. This analysis study the single production of fourth generation neutral heavy lepton (N) via the charged channel and where W decays leptonically : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), which depends on the mixing element between the heavy lepton and the light lepton. The model of fourth generation leptons is constructed using FeynRules while the production of events is done by MadGraph 5.1.2.4. As point of reference, we chose a mass of 100 GeV for the fourth generation neutral heavy lepton (N) with $\xi_{Ne}^{2} = 0.19$, which produce a cross section of 0.312 pb. The generation of the signal was done privately in Montreal and not by the ATLAS collaboration. Therefore the results cannot be considered official. With the simulation, the expected superior limit at $95\%$ C.L. on the cross section is 0.145 pb with 0.294 pb for $\sigma$ and 0.519 pb for 2$\sigma$. The expected superior limit at $95\%$ C.L. on $\xi_{Ne}^{2}$ is 0.09.

Le détecteur IceCube est constitué d'un réseau de modules optiques digitaux (DOMs) déployés sur un volume d'1 km³ dans la glace antarctique. Les DOMs enregistrent la lumière Cerenkov émise par les particules secondaires issues des interactions des neutrinos avec la glace. Selon la répartition géographique des signaux lumineux dans la glace, on peut différencier les différentes saveurs de leptons et ainsi identifier la saveur du neutrino primaire. Les modèles astrophysiques prédisent une production dominante de neutrinos électroniques et muoniques au sein d'accélérateurs cosmiques. Cependant, lors de leur propagation dans l'univers, ces neutrinos oscillent et on s'attend à observer sur Terre le même flux des trois saveurs de neutrinos. Comme la production de neutrinos tauiques dans l'atmosphère est négligeable, ce canal est affecté d'un bruit de fond intrinsèque quasi nul.<p><p>Ce travail porte sur la détection de neutrinos tauiques d'origine cosmique. A haute énergie (E>PeV), le lepton tau, produit par le neutrino tauique, se propage sur une centaine de mètres avant de se désintégrer. Nous optimisons notre recherche pour le canal de désintégration muonique qui, s'il se produit dans le volume de détection, présente une signature unique. En effet, les différences de masse du tau et du muon induisent des différences quant à leur processus de perte d'énergie qui mènent à une différence de luminosité le long des traces du tau et du muon. <p><p>Nous avons développé une observable originale reposant sur les charges enregistrées par les différents DOMs pour caractériser la luminosité le long d'une trace afin de différencier les traces de muons de celles de taus se désintégrant en muon .Cependant, au niveau de déclenchement du détecteur, on est confronté à un bruit de fond de muons atmosphèriques un million de fois supérieur au signal. Nous avons donc mis en place une série de coupures afin de réduire ce bruit de fond et ainsi augmenter la pureté de notre échantillon. <p><p>Enfin l'application de ces coupures sur un échantillon de données réelles enregistrées durant la saison 2009-2010 et l'absence de signal détecté permettent de poser une limite supérieure sur le flux de neutrinos tauiques. Ceci constitue la première limite expérimentale pour des neutrinos tauiques d'énergies inférieures à 20 PeV. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This thesis presents a search for R-parity violating supersymmetry at sqrt(s)=13 TeV, using approximately 13.3 fb-1 of data collected by ATLAS in 2015 and the first half of 2016. Events are required to contain at least four leptons (electrons or muons only) that are not the product of a Z boson decay, and this requirement results in a low Standard Model background and a high sensitivity to various physics models beyond the Standard Model. No significant deviations from the Standard Model are observed in data, and results are used to set upper limits on the event yields from processes beyond the Standard Model. In a simplified model of chargino production with indirect R-parity violating decays, limits are extended by approximately 400 GeV relative to the Run 1 search, excluding chargino masses below 1.1 TeV.

Neste trabalho investigamos a produçaõ de pares de leptons( lepton-antil epton) em colisões proton-proton e proton-núcleo para energias dos aceleradores Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) e Large Hadron Collider (LHC). Estes processos de colisão podem ser dividos entre antes e depois do espalhamento, portanto, pode-se analisar os efeitos de estado inicial e de estado nal. No estado nal do processo de colisão, para os aceleradores aqui apresentados, a quantidade de part culas produzidas e muito grande, de forma que uma part cula produzida no processo de espalhamento, que participe da interação forte, pode interagir com este meio antes de ser detectada. Entretanto, e fundamental uma determinação precisa do estado inicial do processo de colisão para que assim a investigação da produção de particulas no estado nal possa ser realizada. Neste contexto, a produção de pares de leptons (dileptons Drell-Yan) possui grande relevância, tendo em vista que não participa da interaçaõ forte, logo pode ser detectada sem sofrer efeitos de estado nal, carregando informações claras do estado inicial do processo de colisão. Para energias de RHIC e LHC, a densidada de quarks e gl uons nos h adrons colisores e muito grande, de tal forma que efeitos de estado inicial de alta densidade podem ser percebidos na produçaõ de partículas no estado nal. Este e o principal objetivo desta tese, utilizar os dileptons como observ avel para investigar os efeitos de alta densidade, ou seja, efeitos de unitariedade em colis~oes pr oton-pr oton, efeitos de saturação partônica descritos pelo Condensado de Vidros de Cor em colisões próton-núcleo. Além destes efeitos, os efeitos nucleares de baixa densidade, presentes em colisões próton-núcleo, também são investigados. Ou seja, utiliza-se um observável eletromagnético, para investigar as propriedades da QCD em colisões hadrônicas. Mais especi camente, as distribuições de momentum transverso e rapidez são investigadas para energias de RHIC e LHC. A produção de dileptons e calculada utilizando o formalismo de dipolos de cor e tamb em a teoria do Condensado de Vidros de cor. Os resultados obtidos nesta tese mostram a potencialidade deste observ avel para se investigar a QCD de alta densidade e indicam a urgente necessidade de medidas com relação a este observável nos experimentos existentes em colisões hadrônicas para altas energias. / In this work, the lepton pair production (lepton-antilepton) in proton-proton and protonnucleus collisions is investigated for Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and Large Hadron Collider (LHC) colliders energies. These collisions processes can be classi ed between before and after the scattergins, therefore, initial and nal states e ects can be analyzed. In the nal stare, for the colliders here presented, the number of produced particles is large, then a particle produced in the scattering process, which interact strogly, could interact with the medium before being detected. However, it is very important to determine the initial state of the collision process, thus to determine the particle production in the nal state. In this context, the lepton pair production (dileptons Drell-Yan), which does not interact strolgly, should carry indisturbed information about the inicial state system of the collision process. For RHIC and LHC, the quarks and gluons hadrons densities in the initial state of the collision processes is large, such that high density initial state e ects should a ect the particle production in the nal state. This is the main goal of this thesis, use the dilepron production to investigate the high density e exts. This implies in to investigate the unitarity e ects in the proton-proton collisions, the Color Glass Condensate in the proton-nucleus collisions. Moreover, the low density e ects in proton-nucleus collisions are under investigation in this thesis. The main point of this thesis, is that a eletromagnetic observable is considered to investigare the properties of the QCD in hadronic collisions. Speci cally, the transverse momentum and the rapidity distributions are investigated. The dilepton production is evaluated by means of the dipole picture and through the Color Glass Condensate theory. The results obtained in this thesis show that dilepton production is an observable that deserves to be measured in the hadronic colliders at high energies, once it carries clear informations about the QCD system at high density.

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La violation de CP et le problème de la génération des masses, seront les deux<br />questions fondamentales posées à la recherche en Physique des Particules à l'aube du<br />troisième millénaire. L'expérience BaBar, installée auprès de l'usine à B, PEP-II du<br />SLAC, se propose d'étudier la violation de CP dans le système des mésons beaux.<br />Elle permettra de tester la cohérence du Modèle Standard avec la violation de CP<br />mesurée ou de mettre en évidence de nouvelles sources de violation de CP.<br /><br />Pour l'étude des canaux de violation de CP avec BaBar il est fondamental<br />d'identifier les particules produites au cours des désintégrations. La première partie<br />de mon travail de thèse porte sur l'étude que nous avons effectuée sur un projet de<br />compteur Cherenkov à seuil en aérogel dans le but d'identifier les particules chargées<br />et en particulier de séparer les pions des kaons entre 0.5 et 4.3 GeV/c. Cette étude<br />inclut : les recherches préliminaires sur les matériaux employés (réflecteurs, décaleurs<br />de longueur d'onde et aérogels), la géométrie des cellules et des guides de lumière et<br />la simulation des prototypes. Des tests en faisceau ont démontré la faisabilité de ce<br />détecteur.<br /><br />La deuxième partie de mon travail de thèse porte sur l'étude du potentiel<br />d'extraction des paramètres de violation de CP de l'expérience BaBar pour le canal<br />B0 -> J/Psi K0s où le J/Psi, se désintègre en mode leptonique. Sont étudiés : l'efficacité<br />de reconstruction, le niveau du bruit de fond, les performances d'étiquetage du B<br />ainsi que les résolutions sur la position des vertex de désintégration des B. A partir<br />de cela, l'étude de l'asymétrie, par une méthode probabiliste ou d'ajustement, nous<br />permet d'estimer la résolution sur le paramètre sin ,. du triangle d'unitarité. Une<br />incertitude de 0.085 sur sin 2b pourra être atteinte par l'expérience BaBar en 1 an<br />de prise de données, à une luminosité intégrée de 30 fbarn-1.