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Fiche détaillée Thèses
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II (13/07/2012), D. Pallin (Dir.)
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Recherche de nouvelles résonances se désintégrant en paires de quarks top avec le détecteur ATLAS du LHC
Reina Camacho1

Le Modèle Standard (MS) de la physique des particules synthétise les connaissances actuelles sur la physique subatomique et les interactions fondamentales connues (sauf la gravitation). Jusqu'à présent, aucun résultat expérimental ne contredit fortement les prédictions du MS. Cependant, il existe encore quelques questions de nature expérimentale ou théorique qui restent sans réponse dans le MS. De nombreux modèles théoriques se proposant de décrire la physique au delà du MS ont été proposés dans les dernières décennies pour tenter de remédier à une ou plusieurs des lacunes du MS. Certaines de ces théories comme le modèle technicouleur, les modèles de couleurs chiraux et les modèles de Randall-Sundrum avec des dimensions supplémentaires prédisent de nouvelles particules qui se couplent fortement au quark top, en raison de sa masse élevée. Ce couplage implique une désintégration préférentielle en une paire de quarks top, t tbar. Pour pouvoir tester ces nouvelles théories, des accélérateurs capables d'atteindre des énergies de l'ordre du TeV sont nécessaires, de même que des détecteurs adaptés pour analyser les événements recueillis. Ainsi, plusieurs recherches de résonances top-antitop ont été réalisées auprès des collisionneurs hadroniques très puissants comme Tevatron et le grand collisionneur de hadrons (LHC: acronyme de Large Hadron Collider). Les modèles de référence considérés dans ces recherches sont le modèle topcolor assisted technicolor qui conduit à la production d'un boson neutre Z' et le modèle de Randall-Sundrum avec une dimension supplémentaire qui conduit à la production d'un gluon Kaluza-Klein qui se désintégre aussi en une paire t tbar. Le modèle topcolor assisted technicolor explique la masse élevée du quark top et la brisure de symétrie électrofaible par condensation du quark top associé à la brisure de symétrie d'une nouvelle force forte. Le modèle de Randall-Sundrum explique le problème de hiérarchie en prenant en compte une dimension supplémentaire enroulée sur elle-même et dans laquelle la gravité va se propager. Les expériences CDF et DØ ont exclu à 95% de C.L. une masse de Z' inférieure à 900 GeV. Au LHC, la meilleures limites sur les masses du boson Z'et du gluon de Kaluza Klein ont été obtenues par l'expérience CMS en utilisant les données collectées en 2011, 500 < mZ' < 1300 GeV et 1000 < mgKK < 1400 GeV, respectivement.
1 :  LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire [Clermont-Ferrand]
ATLAS – LHC – quark top – calibration des jets – Calibration Globale Séquentielle – résonances top-antitop – gluon Kaluza-Klein – topcolor Z' – Jet Vertex Fraction – empilement

Search of new resonances decaying into top quark pairs with the ATLAS detector at the LHC and jet calibration studies
The Standard Model (SM) of particle physics summarizes the current knowledge of subatomic physics and the known fundamental interactions (except for the gravitation). Up to now there is no experimental result that strongly contradicts the SM predictions. However, there are still some missing pieces in the SM of experimental or theoretical nature. Several physical models, known as Beyond-the-SM (BSM) theories, has been proposed in the last decades to try to account for one or more of the SM's open questions. Some of these theories as the topcolor model, chiral color models and Randall-Sundrum models with warped extra dimensionas predict the existence of new particles that couple strongly to the top quark, due to its high mass. This coupling implies that they decay primarily to top-quark pairs, t tbar. To test the validity of the SM and/or of the BSM theories, high energy accelerators of the TeV order are needed, as well as detectors adapted to analyse the collected events. Therefore, several searches for t tbar resonances have been performed at hadron-hadron colliders as the Tevatron or the Large Hadron Collider (LHC). The benchmark models considered are a topcolor assisted technicolor (TC2) which produces a topphilic Z' particle (used as benchmark for narrow t tbar resonances) and a Randall-Sundrum (RS) warped extra-dimension that would result in a bulk Kaluza-Klein (KK) gluon (used as benchmark for wide t tbar resonances). The topcolor assisted technicolor model explain the top mass and electroweak symmetry breaking through top quark condensation associated with symmetry breaking of a new strong force. The Randall-Sundrum model with a single extra warped extra dimension explain the hierarchy problem by allowing the gravity to propagate in the added warped dimension. The CDF and DØ collaborations have excluded a leptophobic topcolor Z' with mass smaller than 900 GeV at 95% C.L. At the LHC, the best limit obtained for the Z' and the KK gluon has been obtained by the CMS experiment using 2011 data, 500 < mZ' < 1300 GeV and 1000 < mgKK < 1400 GeV, respectively.
ATLAS – LHC – top quark – jet calibration – Global Sequential calibration – resonances top-antitop – Kaluza-Klein gluon – leptophobic topcolor Z' – Jet Vertex Fraction – pile-up

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