Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches résume une partie des travaux que j'ai réalisés ces dix dernières années dans le domaine de la physique des particules au sein d'expériences situées auprès de collisionneurs. Il est organisé en deux parties. La première concerne les réalisations instrumentales liées à la calorimétrie et la seconde résume les recherches du scalaire top, partenaire supersymétrique du quark top.

Le boson de Higgs est le maillon manquant du modele standard de la physique des particules, et il fait l'objet d'intenses recherches au Tevatron. Cette these presente le travail realise pour la recherche du boson de Higgs de basse masse (100-150 GeV) dans le canal ZH ->e+e-b{bar}, avec les donnees du detecteur D0 correspondant a une luminosite integree de 4.2 fb-1. D'abord le cadre theorique et le dispositif experiemental sont decrits. Ensuite mes etudes sont elaborees pour l'identification des electrons, en particulier dans la region d'intercryostat du detecteur. Enfin, l'analyse de la recherche du Higgs est decrite en detail, et les limites sur la section efficace de la production du boson de Higgs sont presentees.

La production de paires de quarks top se désintégrant en deux leptons dont au moins un lepton tau est étudiée dans le cadre de l'expérience CDF auprès du collisionneur proton-antiproton, Tevatron, a FNAL aux USA. La sélection exige un électron ou un muon produit par désintégration du lepton tau ou par désintégration d'un W. L'analyse utilise toutes les données enregistrées, 9 fb-1, avec un déclenchement basé sur un électron ou muon à faible moment transverse et une trace chargée isolée. La section efficace de production de paires de top a cette énergie obtenue est de 8,2+-1.7(+1.2-1.1)+-0,5 pb, et le rapport de branchement en leptons tau est de 0,120+-0,027(+0,022-0,019)+-0,007 avec erreur statistique, systématique et sur la luminosité respectivement. Ce sont à jour les résultats les plus précis dans ce canal de désintégration du top, en bon accord avec les résultats obtenus au Tevatron avec tous les autres canaux de désintégration du top. Le rapport de branchement est aussi mesuré en séparant les événements tau plus lepton et avec deux leptons tau avec une méthode de maximum de vraisemblance. C'est la première fois que ces modes de désintégration sont identifiés séparément. Par une méthode de maximum de vraisemblance appliquée pour séparer ces deux canaux une mesure alternative du rapport de branchement du top en lepton tau de 0,098+-0,022(stat.)+-0,014(syst.) est obtenue, en bon accord avec les prédictions du Modèle Standard. Une limite supérieure de 0,159 pour ce rapport de branchement, avec 95% de niveau de confiance est extraite donnant un indice de Physique au delà du Modèle Standard en particulier un possible boson de Higgs chargé.

This thesis presents the results of a signature-based search for new physics using the exclusive dijet plus missing transverse energy data sample from 2 fb^-1 of p-pbar collisions at \sqrt{s} = 1.96 TeV collected with the Collider Detector at Fermilab (CDF). A study is made of the production of events with two high energy jets and large missing transverse energy (missing E_T, or MET) in a kinematic regime requiring the scalar sum of the E_T of the two jets (referred to here as H_T) to be greater than 125 GeV and the event MET to be above 80 GeV. A second kinematic region is also examined, with the MET cut increased to 100 GeV and the H_T cut increased to 225 GeV. The number of events observed in the data is within 0.43 standard deviations of the expected number of background events in the low kinematic region, and within 0.34 standard deviations in the high kinematic region. Based on these results, 95% C.L. lower mass limits for scalar leptoquarks are extracted: 190 GeV/c^2 for 1st generation, 190 GeV/c^2 for 2nd generation, and 178 GeV/c^2 for 3rd generation production. The results are also interpreted in terms of cross-section limits on generic minimal supersymmetric (MSSM) models.

This thesis presents the results of a signature-based search for new physics using the exclusive dijet plus missing transverse energy data sample from 2 fb^-1 of p-pbar collisions at \sqrt{s} = 1.96 TeV collected with the Collider Detector at Fermilab (CDF). A study is made of the production of events with two high energy jets and large missing transverse energy (missing E_T, or MET) in a kinematic regime requiring the scalar sum of the E_T of the two jets (referred to here as H_T) to be greater than 125 GeV and the event MET to be above 80 GeV. A second kinematic region is also examined, with the MET cut increased to 100 GeV and the H_T cut increased to 225 GeV. The number of events observed in the data is within 0.43 standard deviations of the expected number of background events in the low kinematic region, and within 0.34 standard deviations in the high kinematic region. Based on these results, 95% C.L. lower mass limits for scalar leptoquarks are extracted: 190 GeV/c^2 for 1st generation, 190 GeV/c^2 for 2nd generation, and 178 GeV/c^2 for 3rd generation production. The results are also interpreted in terms of cross-section limits on generic minimal supersymmetric (MSSM) models.

Ce mémoire d'HDR présente une synthèse des travaux que j'ai effectués depuis 7 ans pour la préparation de l'expérience D0 à Fermilab et l'analyse des données du collisionneur à hadrons Tevatron. Il présente deux thématiques principales : système de déclenchement et recherche de nouvelle physique, notamment la recherche de particules supersymétriques et du boson de Higgs du modèle standard.

La supersymétrie semble être l'extension naturelle du Modèle Standard la plus naturelle. A basse énergie elle peut consister au Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM) qui ici est le cadre de la recherche du squark top, grâce à 350 pb-1 de données récoltées par l'expérience DØ lors du RunIIa du TeVatron. Nous avons sélectionné les évènements avec un électron, un muon, de l'énergie transverse manquante et des traces non isolées, signature de la désintégration du stop en trois corps ( ).<br /> En l'absence d'un excès significatif d'évènements de ce signal, les résultats ont été interprétés en terme de limites de section efficaces de production du stop permettant d'étendre la région d'exclusion dans l'espace des paramètres ( ) existante jusqu'à des masses de stop de 168 (140) GeV pour une masse de sneutrino de 50 (94) GeV.<br /><br /> En raison du rôle majeur du calorimètre électromagnétique dans beaucoup de recherches effectuées dans DØ, une calibration fine de celui-ci a été effectuée en utilisant des évènements avec des désintégrations , améliorant notablement la résolution de l'énergie mesurée

Dans le cadre du modèle mSUGRA qui décrit un mécanisme de brisure simple de la supersymétrie, des sparticules avec des masses au-delà des limites fixées par les expériences de LEPII peuvent être produites au Tevatron, collisionneur $p\overline {p}$ délivrant une énergie de 1.96 TeV dans le centre de masse. Un canal privilégié pour la découverte de la supersymétrie au Tevatron est la production associée du plus léger chargino,$\tilde {chi}_1^± $ et du second plus léger neutralino, $\tilde {chi}_2^0$. Les modes de désintégration leptoniques, $\tilde {chi}_2^0\to\tilde {chi}_1^0 $ l +l -et $\tilde {chi}_1^± \to\tilde {chi}_1^0 $ l ±\nu_l, conduisent à une signature claire avec trois leptons et une quantité significative d'énergie transverse manquante. De manière à augmenter la sensibilité au signal dans des régions de l'espace des paramètres conduisant à un troisième lepton très mou présentant une faible efficacité de reconstruction, une sélection avec deux leptons de même signe et de l'énergie transverse manquante a été développée. Le cas particulier du canal dimuon de même signe est étudié dans ce manuscrit. Aucune preuve de l'existence de la supersymétrie n'a pu être mise en évidence à partir des données acquises entre avril 2002 et février 2006 par le détecteur DØ du Tevatron et représentant une luminosité intégrée de 0.9 fb−1.Des limites sur le produit de la section efficace de production du signal fois le rapport d'embranchement en trois leptons, $\sigma (p\overline {p}\to\ tilde {chi}_1^± \tilde {chi}_2^0)$ ×BR(3ℓ), ont alors été déterminées en fonction de la masse du $\tilde {chi}_1^± $. Les résultats ainsi obtenus par la sélection dimuon de même signe ont été combinés avec les résultats de sélections trilepton. Pour des configurations de type mSUGRA avec des désintégrations leptoniques favorisées, une limite de 140 GeV/c2 est obtenue sur la masse du $\tilde {chi}_1^± $.

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Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2008.