Recherche de résonances lourdes via l'étude de paires de quarks top boostés à √s = 13 TeV avec le détecteur ATLAS auprès du Grand Collisioneur d'Hadron

Abstract

La première partie de cette thèse est déditée `a l’extraction des corrections de l’échelle en énergie des jets dans l’expérience ATLAS du LHC. Une validation systématique des déférentes listes de physique de Geant4 est présentée. Les diverses méthodes d’extraction sont détaillées, en insistant tout particulièrement sur l’utilisation d’un choix plus large de physics lists : QGSP BERT, QGSP BIC, QGSP FTFP BIC, FTFP BERT, QBBC et FTF BIC. Les corrections ainsi extraites sont primordiales pour les analyses de physique utilisant des jets, et sont d’ores et d´ej`a utilisées par toute la collaboration. La deuxième partie présente la recherche d’une nouvelle particule lourde au-delà du modèle standard (SM) se d´esintegrant en paires top-antitop tt ¯. L’analyse est menée auprès de l’expérience ATLAS au grand collisionneur de Hadrons (LHC) de l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucl´eaire (CERN) situ´e près de Genève en Suisse. Les données recueillies en 2015 sont produites à l’aide des collisions proton-proton (pp) avec une énergie in´egal´ee dans le centre de masse de Ôs = 13 TeV et correspondent `a une luminosité intégrale de 3,2 f b≠1. Cette énergie est la plus élevée jamais atteinte dans un laboratoire `a ce jours. Les évènements consistant avec la production de paires de quarks tops sont sélectionnes en exigeant un seul lepton chargé isolé, un moment transversal manquant et un jet de moment transversal élevé avec une sous-structure compatible avec celle d’un quark top hadronique. Les jets identifiés comme susceptibles de contenir des hadrons b sont utilisés pour contrôler davantage les bruits de fond des autres processus du Modèle Standard. Le système tt ¯ est reconstruit en utilisant des techniques boostées, où les produits de désintégration du quark top sont émis dans une même région angulaire du détecteur et pour lequel la reconstruction des quarks top nécessite le déploiement de méthodes de reconstruction innovantes. Une comparaison entre les données et le bruit de fond estimé n’a montré aucun excès d’´évènements significatif. Par conséquent, les résultats sont interpr´et´es en termes de limites sup`erieures `a 95% de niveau de confiance (C.L) posées sur le produit de la section efficace de production par le rapport de branchement en paires de quarks top pour une résonance Z’ du modèle leptophobique dans les modèles de technicouleur assistée par topcolor.