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Supersymmetric Beasts and Where to Find Them: from Novel Hadronic Reconstruction Methods to Search Results in Large Jet Multiplicity Final States at the ATLAS Experiment

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Defense Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2020 - Sc. 5446 - 2020/04/24
Abstract La supersymétrie (SUSY), une des extensions les plus attractives du Modèle Standard (MS), prédit l’existence d’un partenaire pour chaque particule du MS en introduisant une symétrie fermion-boson. Cette théorie offre une réponse à plusieurs des questions encore ouvertes de la physique, comme l’origine de la matière sombre, le problème de la hiérarchie de masse du boson de Higgs et l’unification des forces élémentaires à haute énergie. Les particules SUSY pourraient se manifester de plusieurs façons dans les collisions proton-proton (p-p) du Large Hadron Collider (LHC), ce qui permet la conception de plusieurs analyses de données visant à explorer leurs signatures caractéristiques. Ce travail se focalise sur l’analyse de données de la collaboration ATLAS qui explore les longues cascades de désintégration des particules SUSY. Celles-ci résultent en des états finaux avec zéro lepton, une large multiplicité de gerbes hadroniques (8-12 gerbes) et une Quantité de Mouvement Transverse Manquante (ETmiss) modérée. La stratégie de l’analyse ainsi que les résultats obtenus utilisant les 139fb−1 de √ données du détecteur ATLAS à s = 13 T eV pendant la durée complète du Run 2 du LHC sont présentés. Aucun excès par rapport à la prédiction du Modèle Standard n’a été trouvé, et plusieurs limites d’exclusions à 95% CL ont été placées sur différents modèles simplifiés de supersymétrie. Cette analyse de données est la première analyse d’ATLAS à utiliser l’algorithme de reconstruction “Particle Flow” pour les gerbes hadroniques et ETmiss, une technique qui combine l’information de plusieurs sous-détecteurs, ce qui permet d’améliorer la précision de reconstruction et donc la sensibilité à de la nouvelle physique. Ce travail décrit le développement de Particle Flow ETmiss, une nouvelle technique de reconstruction pour cette quantité qui a été commissionnée pendant le Run 2 du LHC. Les améliorations fournies par cette quantité par rapport à la reconstruction actuelle, basée sur la seule information du calorimètre, sont démontrées. Ce travail présente également des nouvelles idées pour la suppression de la composante neutre des interactions p-p multiples du LHC (pileup). Ces études ont été réalisées dans le contexte de Particle Flow en utilisant des techniques d’analyse multivariée des données. À l’avenir, ces idées pourraient améliorer encore davantage la stabilité de l’algorithme Particle Flow d’ATLAS à ces effets. En 2026, le LHC sera modernisé avec le High-Luminosity LHC (HL-LHC), qui sera capable de délivrer une luminosité cinq fois plus élevée comparée à la valeur de design du LHC. Ceci résultera en une augmentation du pileup et du taux des données, dépassant les fonctionnalités actuelles du détecteur ATLAS. Une révision du trigger et du système d’acquisition des données sera donc indispensable pour la réalisation du programme de physique du HL-LHC. De plus, un nouveau système de hardware tracking pour le trigger (HTT) sera inclus afin de réduire le taux de données et d’augmenter la sensibilité à la nouvelle physique. Ce travail présente aussi des études sur la suppression du pileup dans des sélections avec ETmiss et avec plusieurs gerbes hadroniques (multi-jet), grâce aux traces fournies par le système HTT. Ces études montrent une réduction significative du taux d’événements pour ces signatures, ce qui permet d’augmenter l’efficacité de détection de signaux physiques importants comme ZH → bbνν et HH → bbbb.
Keywords Large Hadron ColliderLHCATLASSupersymmetrySUSYStrong SUSYParticle FlowHadronic reconstructionJetsETmissMETPileupNeutral pileupHardware Track TriggerTriggerHTTLarge jet multiplicities
Identifiers
URN: urn:nbn:ch:unige-1372814
Full text
Thesis (15.7 MB) - public document Free access
Structures
Research group Groupe Sfyrla
Citation
(ISO format)
VALENTE, Marco. Supersymmetric Beasts and Where to Find Them: from Novel Hadronic Reconstruction Methods to Search Results in Large Jet Multiplicity Final States at the ATLAS Experiment. Université de Genève. Thèse, 2020. doi: 10.13097/archive-ouverte/unige:137281 https://archive-ouverte.unige.ch/unige:137281

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Deposited on : 2020-06-17

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