MICROMEGAS Chambers for Hadronic Calorimetry, Search for New Physics in the Field of the Top Quark
Chambres MICROMEGAS pour la Calorimétrie Hadronique, Recherche d'une Nouvelle Physique dans le Domaine du Quark Top
Abstract
This document reports on the work performed during my thesis at LAPP under the direction of Dr. Catherine Adloff and Dr. Yannis Karyotakis for the period starting from October 2008 to the end of September 2011. My thesis lies in the framework of the preparation of future linear e+e− collider experiments. This manuscript is divided into three parts. The first part introduces various topics useful for the understanding of the two other parts. It offers in chapter 1 an overview of what is particle physics and why large experiments like LHC or ILC are designed. Chapter 2 is an introduction to particle acceleration and collision and then to detectors, with emphasis on calorimetry. The second part reports on the R&D for prototypes of gaseous detectors called MICROMEGAS. Chapter 3 introduces the concept of gaseous detectors through a brief history of their development and then presents in details the MICROMEGAS technology and the R&D project. X-ray laboratory tests of our prototypes are described in chapter 4 and beam tests at CERN in chapter 5. Chapter 6 presents the global activities and main results of our group at LAPP in the global effort towards future linear colliders. Chapter 7 concludes this part. The third part reports on physics simulation studies in the framework of the CLIC experiment. Chapter 8 describes the production and detection of top quark pairs at CLIC and chapter 9 shows how the top quark becomes a window to new physics through the study of a non SUSY model predicting an additional Z′ oson together with a Dark Matter candidate. Chapter 10 concludes the last part.
Ce document rapporte le travail réalisé au cours de ma thèse au LAPP sous la direction des Dr. Catherine Adloff et Yannis Karyotakis pour la période allant d'octobre 2008 à septembre 2011. Ma thèse réside dans le cadre de la préparation des expériences auprès des futurs collisionneurs linéaires e+e−. Ce manuscrit est divisé en trois parties. A la fin de chaque chapitre, un résumé en langue française rassemble les principaux points abordés dans celui-ci. La première partie introduit divers sujets utiles à la compréhension des deux autres parties. Elle offre dans le chapitre 1 un aperçu de ce qu'est la physique des particules et de pourquoi de grandes expériences comme LHC et ILC sont conçues. Le chapitre 2 est une introduction à l'accélération et à la collision des particules puis aux détecteurs avec un accent particulier sur la calorimétrie. La seconde partie relate l'activité de R&D sur des prototypes de détecteurs gazeux nommés MICROMEGAS. Le chapitre 3 introduit le concept de détecteur gazeux à travers un bref historique de leur développement et présente ensuite la technologie MICROMEGAS ainsi que notre projet de R&D. Des tests en rayons X de nos prototypes sont décrits dans le chapitre 4 et des tests en faisceaux au CERN dans le chapitre 5. Le chapitre 6 présente plus globalement les activités du groupe ainsi que les principaux résultats. Le chapitre 7 conclut cette partie. La troisième partie relate des études de simulation de physique dans le cadre de l'expérience CLIC. Le chapitre 8 décrit la production et la détection de paires de quarks top à CLIC et le chapitre 9 montre comment le quark top devient une fenêtre sur la nouvelle physique à travers l'étude d'un modèle non super-symétrique prédisant un boson additionnel ainsi qu'un candidat de matière noire. Le chapitre 10 conclut cette dernière partie. Des résumés en français de chaque chapitre sont fournis à la fin de ces derniers. Dans le cas des chapitres de conclusion une simple traduction est donnée.