Recherche du partenaire supersymetrique du quark Top et contribution a l'amelioration de la calorimetrie de l'experience DO pour la Phase II du Tevatron
Résumé
Supersymmetry could be the most natural extension of the Standard Model. In this thesis we present a new search for the sTop, the hypothetical scalar partner of the Top quark, that we performed in the framework of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), using the Run I data of the DO experiment, which corresponds to an integrated luminosity of $108$ pb$^{-1}$. We selected events with one electron, one muon and missing transverse energy in the final state, which can be the decay product of pair of sTop quarks in $3$ ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), or $4$-body ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). No signal is seen and the results are interpreted in terms of limits on the sTop production cross-section and exclusion regions in the parameter space ($m_{\tilde{t}},\moa$) or ($m_{\tilde{t}},\msnu$). This new type of selection at the Tevatron for the search of the sTop allowed us to put stronger constraints than those previously published at LEP or at the Tevatron in the $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$ channel, and the first limits ever set in the $4$-body decay channel. For the $3$-body channel, assuming that the sneutrino is the lightest supersymmetric particle (LSP), the excluded region at $95\%$ confidence level extends up to a sTop mass of $142$ ($130$) GeV if the sneutrino mass ($\msnu$) is $43$ ($86$) GeV. If the $4$-body decay channel dominates, assuming that the neutralino is the LSP, the limit depends on the sneutrino mass. If it is light enough (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox\ 100$ GeV) this limit reaches a sTop mass of $132$ GeV for a neutralino mass of $60$ GeV. In all searches for new particles, the calorimetry plays a crucial role from the experimental point of view. The expected increase in integrated luminosity in the Run II which started on the $1^{st}$ of March $2001$, and the detector upgrade which has been achieved over the last three years will allow to extend these exclusion domains or to discover the sTop. We thus also describe in this thesis our contribution to the calorimeter upgrade, both on the on-line calibration system, and on the calorimeter reconstruction software.
La Supersymetrie est la theorie qui semble etre l'extension la plus naturelle du Modele Standard. Dans cette these nous presentons la recherche du sTop, hypothethique partenaire scalaire du quark Top, que nous avons effectuee dans le cadre du Modele Standard Supersymetrique Minimal (MSSM) en utilisant les donnees de l'experience DO prises lors de la Phase I du Tevatron, qui correspondent a une luminosite integree de $108$ pb$^{-1}$. Nous avons selectionne les evenements avec un electron, un muon et de l'energie transverse manquante dans l'etat final, qui peuvent etre le produit de desintegration d'une paire de sTops en 3 corps ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), ou en 4 corps ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). En l'absence d'evenements candidats a ce signal, les resultats sont interpretes en terme de limites de section efficace de production du sTop et de regions d'exclusion dans l'espace des parametres ($m_{\tilde{t}},\moa$) ou ($m_{\tilde{t}},\msnu$). L'utilisation inedite au Tevatron de cet etat final pour la recherche du sTop nous a permis d'etablir des contraintes plus fortes que celles obtenues precedemment au LEP ou au Tevatron dans le canal $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$, et les premieres limites jamais etablies dans le canal de desintegration a quatre corps. Pour le canal a 3 corps, en supposant que le sneutrino soit la particule supersymetrique la plus legere (LSP), la region exclue a $95\%$ de degre de confiance s'etend jusqu'a une masse de sTop de $142$ ($130$) GeV si la masse du sneutrino ($\msnu$) est de $43$ ($86$) GeV. Si le canal a 4 corps domine, et en supposant que le neutralino soit la LSP, les limites dependent de la masse du sneutrino. Si celle-ci est suffisamment legere (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox \ 100$ GeV) cette limite atteint une masse de sTop de $132$ GeV pour un neutralino de $60$ GeV. Pour ces recherches, la calorimetrie joue un role central d'un point de vue experimental. L'augmentation de la luminosite attendue dans la Phase II du Tevatron qui a demarre le $1^{er}$ Mars $2001$, et l'amelioration du detecteur qui a ete realisee ces trois dernieres annees permettront d'etendre ces domaines d'exclusion ou de decouvrir le sTop. Nous decrivons donc egalement dans cette these notre contribution a l'amelioration de la calorimetrie, tant sur la calibration electronique du calorimetre a Argon liquide du detecteur DO, que sur les logiciels de reconstruction de l'energie calorimetrique.