Dans cette thèse, nous étudions certaines des conséquences liées à la brisure de supersymétrie et à sa transmission à basse énergie. Nous nous sommes concentrés sur les modèles où la brisure de supersymétrie est transmise par l'intermédiaire de messagers. Nous avons réussi à construire un modèle à la fois stable et présentant un spectre non-hiérarchique de particules supersymétriques. Nous avons aussi étudié le couplage des messagers au secteur de grande unification, aboutissant à des spectres atypiques dans le cas de la médiation de jauge, comme celui possédant un neutralino ou un gluino plus léger que le reste du spectre (respectivement LSP et NLSP). Nous avons également comparé deux modèles autour du problème de hiérarchie dans le Modèle Standard, l'un utilisant des symétries de jauge horizontales et l'autre des fonctions d'onde hiérarchiques avec dimension supplémentaire. Enfin, nous avons réfléchi à la facon d'utiliser des superchamps contraints pour travailler sur des modèles où la supersymétrie est réalisée de manière non linéaire

Le sujet de cette thèse est " L'étude dans le canal avec deux leptons de même signe de la physique du top au-delà du Modèle Standard avec le détecteur ATLAS au LHC et l'étude du niveau de déclenchement L1 du calorimètre ". Cette thèse porte sur la recherche de processus de nouvelle physique au LHC faisant jouer au quark top un rôle particulier. Le LHC est un collisionneur de protons, conçu pour un fonctionnement nominal avec une énergie dans le centre de masse de 14 TeV. Jusqu'à fin 2011 il a fonctionné avec une énergie de 7 TeV dans le centre de masse. Les premières données recueillies (5 fb−1 à 7 TeV) nous ont permis de contraindre certains paramètres de la nouvelle physique recherchée. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse. Celle-ci est divisée en trois parties. La première décrit rapidement l'accélérateur avant de s'intéresser à l'expérience ATLAS et au fonctionnement de son détecteur. Le bon fonctionnement des cartes de sommation du signal du calorimètre électromagnétique pour le premier niveau de déclenchement des événements a été tout particulièrement étudié. La deuxième partie est une analyse phénoménologique de la physique au-delà du Modèle Standard avec quatre quarks top dans l'état final pour plusieurs modèles théoriques. Cette étude a été effectuée principalement au niveau générateur pour 14 TeV dans le centre de masse mais nous commentons également les perspectives à 7 TeV. Elle peut être appliquée à l'expérience ATLAS comme à l'expérience CMS. La troisième partie est une étude expérimentale, réalisée avec le détecteur ATLAS, recherchant des manifestations d'un modèle de Higgs composite prédisant l'existence de partenaires exotiques au quark top (T5/3) et d'un modèle de théorie effective de production des 4 tops. Une limite sur la masse du partenaire exotique a été obtenue ainsi qu'une limite sur la section efficace des événements exotiques à quatre tops.

La supersymétrie, qui permet de combler certaines lacunes du Modèle Standard de la physique des particules (MS), est recherchée par la tentative d'observation du partenaire supersymétrique du quark bottom (sb). Cette recherche est effectuée avec des événements d'état final composé de deux jets de quarks b acoplanaires et d'énergie transverse manquante (MET) et issus d'un lot de 992 pb-1 de données collectées par le détecteur D0 auprès du TeVatron, le collisionneur ppbar de Fermilab. L'absence d'excès d'événements par rapport aux prévisions du MS conduit à exclure les masses de sb jusqu'à 201 GeV, et les masses de neutralino jusqu'à 94 GeV. De par le rôle essentiel que joue ici la MET, celle-ci a été étudiée sous deux aspects. Tout d'abord, au niveau du système de déclenchement qui sélectionne en ligne les événements, puis, via la simulation de l'impulsion transverse du boson Z, par le générateur ALPGEN, qui apparait comme de la MET si le Z se désintègre en neutrinos.

Cette thèse est constituée de deux contributions scientifiques qui ont donné lieu à deux séries d'articles. On construit dans la première une symétrie vectorielle dans les théories cohomologiques via une généralisation de l'équation de Baulieu-Singer, qui définit avec l'opérateur BRST topologique un sous ensemble de générateurs de supersymétrie admettant une représentation qui détermine l'action de la théorie de manière unique.<br /><br />La seconde série propose une méthode pour renormaliser les théories supersymétriques de Yang-Mills en l'absence de schéma de régularisation préservant à la fois l'invariance de jauge et la supersymétrie. La prescription de renormalisation est obtenue en définissant deux opérateurs de Slavnov-Taylor compatibles respectivement pour l'invariance de jauge et la supersymétrie. La construction de ces derniers nécessite l'introduction de champs additionnels que nous avons appelés les champs d'ombre. Nous avons ainsi été en mesure de démontrer la renormalisabilité des théories de Yang-Mills supersymétriques et l'annulation de la fonction beta dans le cas de la supersymétrie maximale. <br /><br />Après une brève introduction, le second chapitre propose une revue de la théorie de Yang-Mills de type cohomologique en huit dimensions. Le chapitre suivant examine les réductions dimensionnelles en sept et six dimensions de cette théorie. Le dernier chapitre propose quand à lui des résultats indépendants, sur une interprétation géométrique des champs d'ombre, ainsi que des travaux non publiés sur la gravité topologique en quatre dimensions, des considérations sur la symétrie superconforme et enfin la solution des contraintes dans le super-espace twisté.

Le modèle standard est le modèle théorique de référence pour expliquer les phénomènes subatomiques. Jamais directement mis en défaut et couronné de succès depuis des dizaines d'années, il souffre néanmoins d'imperfections théoriques et peine à expliquer certains phénomènes physiques observés à hautes énergies. Pour ces raisons, plusieurs théories proposent des extensions de ce modèle. La supersymétrie, appréciée pour son élégance théorique, est l'une d'entre elles. Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la recherche d'un signal supersymétrique, dont les caractéristiques principales sont la présence de plusieurs jets de quark b et une forte énergie transverse manquante. L'analyse de ce signal est effectuée sur les données du Run II collectées par le détecteur D0 d'avril 2003 à mars 2006 (~1 fb¬-1).<br />La signature d'une telle topologie implique une bonne résolution sur l'énergie des jets, ainsi qu'une mesure précise de l'énergie transverse manquante. Par conséquent, il faut au préalable bien comprendre les informations recueillies par le calorimètre, une des parties cruciale du détecteur pour cette analyse. La présence de plusieurs quarks de saveurs lourdes dans l'état final nécessite un étiquetage maîtrisé des jets de quark b. Cet étiquetage est une variable fortement discriminante entre le signal et le bruit de fond du modèle standard.<br />Les collisionneurs hadroniques comme le TeVatron ont une section efficace de QCD inclusive des ordres de grandeurs supérieurs à celle du signal recherché dans cette analyse. Il faut donc être en mesure de trouver des coupures rapides et efficaces dès le système de déclenchement du détecteur. L'essentiel de mon travail de préparation à l'analyse porte sur la mise au point et l'étude de conditions de déclenchement basées sur le calorimètre et permettant de sélectionner efficacement les signaux caractérisés par la présence de jets et d'énergie transverse manquante.

Les sections efficaces de production hadronique de particules supersymétriques ont été largement étudiées par le passé, aussi bien à l'ordre dominant qu'à l'ordre sous-dominant en QCD perturbative. Les corrections radiatives incluent de larges termes logarithmiques qu'il faut resommer à tous les ordres afin d'obtenir des prédictions consistantes. Dans ce travail, nous effectuons une première étude détaillée des effets de resommation pour la production hadronique de particules supersymétriques. Nous nous concentrons sur la production de type Drell-Yan de sleptons et sur la production associée d'un slepton et d'un sneutrino dans des scénarios de supergravité minimale et de brisure de supersymétrie véhiculée par interactions de jauge, et nous présentons des distributions d'impulsion transverse et de masse invariante, ainsi que des sections efficaces totales.<br /><br />Dans les modèles supersymétriques non minimaux, de nouveaux effets de violation de la saveur peuvent avoir lieu. Dans ce cas, la structure de saveur dans le secteur des squarks ne peut pas être déduite directement du couplage trilinéaire entre les supermultiplets de Higgs et de fermions. Nous effectuons une analyse numérique de l'espace des paramètres permis dans le cas de scénarios de supergravité minimale avec violation de la saveur non minimale, cherchant les régions permises par les mesures de précision électrofaibles, les observables à basse énergie et les données cosmologiques. La dépendance des sections efficaces à l'ordre dominant pour la production hadronique de squarks et de jauginos par rapport à la violation de la saveur non minimale est étudiée en détails.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Cette thèse décrit la recherche de nouvelles particules scalaires octets de couleur dans les données de l'expérience ATLAS auprès du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). Pour une large gamme de masse, la désintégration de ces scalaires en deux partons du MS domine. Cela motive la recherche de ces nouveaux scalaires dans des états finaux multijet, où ils se signaleraient comme des résonances dijet. Comme les nouveaux scalaires sont produits par paires, un état final contenant au moins quatre jets est utilisé comme environnement de recherche. Une méthode est développée pour extraire une possible résonance multijet scalaire du grand fond QCD et est utilisée pour chercher de tels scalaires dans les données de l'expérience ATLAS collectées en 2010 et 2011. Les données sont en accord avec l'estimation du fond et des limites sont posées sur la section efficace de production des scalaires en fonction de leur masse. En interprétant ces limites dans des modèles de supersymétrie, le gluon scalaire du MRSSM et du modèle hybride N=1/N=2 est exclu à 95 % CL entre 100 et 287 GeV. Les limites sont aussi interprétées dans un modèle de symétrie de jauge à la QCD, où le sgluon est remplacé par l'hyperpion qui est exclu dans une gamme de masse légèrement plus restreinte de part sa section efficace plus faible.

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.

Relations between propagators and Green<p>functions of Hamiltonians which are SUSY partners have been obtained. New exact propagators for the family of multi-well, time-dependent and non-hermitian potentials have been calculated.<p><p>Non-conservative SUSY transformation has been studied in<p>the case of multichannel Schrodinger equation with different thresholds. Spectrum (bound/virtual states and resonances) of the<p>non-conservative SUSY partner of zero potential has been founded. <p><p>Exactly solvable model of the magnetic induced Feshbach resonance<p>has been constructed. This model was tested in the case of Rb$^{85}$.<p><p>Conservative SUSY transformations of the first and the second order have been studied in the case of multichannel Schrodinger equation with equal thresholds. Transformations which introduce non-trivial coupling between scattering channels have been founded. <p><p>The first order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and<p>modifies mixing parameter has been founded in the case of two channel scattering with partial waves of different parities. In the case of coinciding parities we have found the second order SUSY transformation which preserves $S$-matrix eigen-phase shifts and modifies mixing parameter. <p><p>Phenomenological two channel $^3S_1-^3D_1$<p>neutron-proton potential has been obtained by using single channel, phase equivalent and coupling SUSY transformations applied to zero potential. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished