Détermination des masses des particules supersymétriques par l’approche des ‘’end...
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Détermination des masses des particules supersymétriques par
l’approche des ‘’end points’’
Mémoire présenté pour l’obtention du grade académique de Licencié
en sciences physiques parBeliy Nikita
Directeur de mémoire : Pr. Herquet
Philippe
Codirecteur de mémoire: Dr. Romeyer Alain
Académie universitaire Wallonie—Bruxelles
Université de Mons—Hainaut
Service de Physique Générale
et de Physique des Particules Élémentaires
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Plan :
• Le LHC
• Le CMS
• La SUperSYmétrie
• Détermination des masses par la masse invariante
• Application de la méthode aux données simulées
• Conclusion
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Le Large Hadron Collider (LHC)
•Énergie: 7+7 TeV
•Protons/paquet: 1011
•Luminosité 1034 cm-2s-1
•Taux des croisements:
40 MHz
•Collisions pp: ~ 109 /sec
•Collaboration:
•6500 personnes
•500 universités
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Le Compact Muon Solenoid (CMS)
• Longueur: 21.6 m• Rayon: 7.5 m• Masse: 14500 t• 16 millions de
cellules de détection
• 2000 personnes de 150 instituts de recherche
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La SUperSYmétrie (SUSY)
fermion (spin ½)
gauche et droite
boson (spin 1)SUSY
2 s-fermions (spin 0)
‘’gauche’’ ‘’droite’’
s-boson (spin ½)
m(s-f) >> m( f ) Brisure de SUSY
Les sous théories: mSUGRA, GMSB, AMSB …
MSSM (124 paramètres)
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Minimal SUperGravity (mSUGRA)5 paramètres arbitraires:
• m0 : masse des scalaires à l’échelle
de GUT
• m1/2 : masse des gauginos à l’échelle
de GUT
•A0 : couplage trilinéaire
• tg (β) : rapport des vev des champs
de Higgs
• Sign (μ) : paramètre de mélange
des higgsinos
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mSUGRA, point LM5
m0 = 230 GeV/c2
m1/2 = 360 GeV/c2
A0 = 0
Tan (β) = 10
μ> 0
g q χ20
χ10
h0
b
b
q1 q2
~ ~
¯
~
~
B.R. ~ 20%
h0 bb¯
B.R. ~ 80%
qg q~ ~
B.R. ~ 70%
u, d, s, c
t, b
Point LM5:
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Masse invariante
g q χ20
χ10
h0
b
b
q1 q2
~ ~
¯
~
~
3 masses inv. : q1—q2, h0—q1, h0—q2
Désintégrations à deux corps Ei = f ( m1,…N) pi = f ( m1,…N)
Minv 1…N = f (m1,…N) m1,…N = f-1 (Minv)
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Masse invarianteLes ‘’End points’’
‘’End point’’ inf.‘’End point’’ sup.
q χ20
χ10
h0
q2~ ~
~
q χ20
χ10h0
q2~ ~
~
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Détermination des massesLes ‘’end points’’
trivial
Trop sensible aux erreurs
g q χ20
χ10
h0
b
b
q1 q2
~ ~
¯
~
~
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Détermination des masses
q
Niveau parton
(PYTHIA)
Niveau jet reconstruit
(OSCAR et ORCA)
hadronisation
Algorithme de l’association des jets
Pas d’erreurs
(presque)
Erreurs d’association
Précision du détecteur
Erreurs de reconstruction
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Détermination des massesDétermination des ‘’end points’’
Choix de la fonction
Convolution
Ajustement
Niv
eau
des
p
arto
ns
Niv
eau
des
jet
s
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Détermination des massesLes résultats
•Les ‘’end points’’
•Les masses particules SUSY
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Conclusion
• Méthode permet d’estimer les masses des particules SUSY
•Les inconvénients:
•Imprécision de mesure de l’énergie des jets des quarks
•Impossible de distinguer le type des s-quarks. Précision maximale de la méthode 30 GeV/c2
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Les perspectives
• Optimiser l’association des jets aux quarks q1 et q2
• Optimiser la méthode de recherche des ''end points''
• Sélection des jets des quarks q1 et q2 sans information au niveau des partons
• Inclure le bruit de fond dû au MS et SUSY
• Tester la région autour du point LM5