Mesures des sections efficaces et des asymétries difermioniques avec le détecteur Aleph à LEP2 - Interprétations au-delà du Modèle Standard
Résumé
During the second phase of LEP, e+e- collisions were recorded at
center-of mass energies ranging between 130 GeV and 189 GeV. The complete statistics accumulated at these points allows us to perform precise
tests of the Standard Model structure, beyond the Z-mass. It also provides a
large scope for direct and indirect searches of new physics phenomena.
The present work is based on the selection of e+e- -> ff events taken with the Aleph detector from 1995 to 1998, for an integrated luminosity of 500 pb-1. In a first part we present the selection of dimuon, di-tau, di-electron events that have been developped for this study. The hadronic selection used in Aleph is also detailled in a devoted part. In each case, the estimation of systematic uncertainties is described. They are on the same level of accuracy than the statistical errors, found to range between 0.6% (di-electron) and 3.5% (dimuon).
From these selections we derive the di-fermionic cross-sections as well
as the asymmetries computed for the di-lepton channels. Measurements are
found to be in reasonable agreement with the Standard Model expectations.
Cross-sections and asymmetries are sensitive to the presence of possible
new physics. In particular, any deviations may be interpreted either as the
presence of new interactions via contact-terms, or as the presence of extra
particles interacting with matter. On contrary, if no significant deviation
is actually seen in our data, we then can set lower bounds to the scale of
new physics, or to the mass of such extra-particles.
In this document we use the context of the 4-fermion contact interactions to
set limits on the energy scale of new physics. Such limits are found to
range between 7 and 15 GeV depending on the modelisation used. We also put lower limits on the mass of leptoquarks, 590 GeV/c^2 for vector leptoquarks and 710 GeV/c^2 for scalar leptoquarks. Eventually, we also present the limits derived in the context of R-parity violated supersymmetry, putting constraint on the s-neutrino mass. Our study excludes such particles below a few hundred GeV/c^2 mass for high values of their Yukawa couplings
assumptions.
center-of mass energies ranging between 130 GeV and 189 GeV. The complete statistics accumulated at these points allows us to perform precise
tests of the Standard Model structure, beyond the Z-mass. It also provides a
large scope for direct and indirect searches of new physics phenomena.
The present work is based on the selection of e+e- -> ff events taken with the Aleph detector from 1995 to 1998, for an integrated luminosity of 500 pb-1. In a first part we present the selection of dimuon, di-tau, di-electron events that have been developped for this study. The hadronic selection used in Aleph is also detailled in a devoted part. In each case, the estimation of systematic uncertainties is described. They are on the same level of accuracy than the statistical errors, found to range between 0.6% (di-electron) and 3.5% (dimuon).
From these selections we derive the di-fermionic cross-sections as well
as the asymmetries computed for the di-lepton channels. Measurements are
found to be in reasonable agreement with the Standard Model expectations.
Cross-sections and asymmetries are sensitive to the presence of possible
new physics. In particular, any deviations may be interpreted either as the
presence of new interactions via contact-terms, or as the presence of extra
particles interacting with matter. On contrary, if no significant deviation
is actually seen in our data, we then can set lower bounds to the scale of
new physics, or to the mass of such extra-particles.
In this document we use the context of the 4-fermion contact interactions to
set limits on the energy scale of new physics. Such limits are found to
range between 7 and 15 GeV depending on the modelisation used. We also put lower limits on the mass of leptoquarks, 590 GeV/c^2 for vector leptoquarks and 710 GeV/c^2 for scalar leptoquarks. Eventually, we also present the limits derived in the context of R-parity violated supersymmetry, putting constraint on the s-neutrino mass. Our study excludes such particles below a few hundred GeV/c^2 mass for high values of their Yukawa couplings
assumptions.
Alors que la première phase du collisionneur LEP a permis d'étudier le
secteur électrofaible à la masse du boson Z avec une très grande
précision, la seconde phase de LEP s'est déroulée à des énergies
dans le centre de masse de 130 à 189 GeV à l'heure actuelle.
Ces énergies atteintes à LEP2 permettent de tester précisement le
Modèle Standard sur une large échelle en énergie, au-delà du pic du
boson Z. Dans ce cadre, le travail effectué dans cette thèse concerne
l'étude des processus e+e- -> ff à partir des données enregistrées par
le détecteur Aleph de 1995 à 1998, avec une luminosité intégrée de 500pb-1.
Les sélections des productions de paires de muons, de taus et d'électrons,
ainsi que des événements hadroniques, sont développées dans ce
mémoire. Les incertitudes systématique sont étudiées en détail et
sont à présent du même ordre de grandeur que les erreurs statistiques,
soit entre 0.6% pour les di-électrons et 3.5% pour les dimuons.
Les mesures des sections efficaces di-fermioniques et des asymétries
di-leptoniques dérivées de ces sélections sont en bon accord avec les
prédictions du Modèle Standard ; cependant les prédictions restent la
source principale d'incertitudes, en particulier en ce qui concerne les
contributions des ordres supérieurs.
Ces sections efficaces et asymétries sont sensibles à l'interférence
avec de possibles nouveaux canaux, par exemple à l'existence de
nouvelle physique intervenant à des énergies supérieures à celles
étudiées. Aucune déviation significative n'étant vue entre les
mesures di-fermioniques avec les prédictions, des limites indirectes sur
ces phénomènes au-delà du Modèle Standard sont obtenues. Dans le
cadre des termes de contact à quatre fermions, des limites inférieures de
7 à 15 TeV ont été mises sur les échelles en énergie de nouvelle
physique. En considérant l'échange de nouvelles particules, les masses
des leptoquarks ont été contraintes jusqu'à 710 GeV/c^2 pour les
leptoquarks et 590 GeV/c^2 pour les leptoquarks vecteurs ; et des limites ont
été placées sur les masses de sneutrinos avec violation de la
R-parité, de quelques centaines de GeV/c^2 pour de grandes valeurs de leur
couplage de Yukawa.
secteur électrofaible à la masse du boson Z avec une très grande
précision, la seconde phase de LEP s'est déroulée à des énergies
dans le centre de masse de 130 à 189 GeV à l'heure actuelle.
Ces énergies atteintes à LEP2 permettent de tester précisement le
Modèle Standard sur une large échelle en énergie, au-delà du pic du
boson Z. Dans ce cadre, le travail effectué dans cette thèse concerne
l'étude des processus e+e- -> ff à partir des données enregistrées par
le détecteur Aleph de 1995 à 1998, avec une luminosité intégrée de 500pb-1.
Les sélections des productions de paires de muons, de taus et d'électrons,
ainsi que des événements hadroniques, sont développées dans ce
mémoire. Les incertitudes systématique sont étudiées en détail et
sont à présent du même ordre de grandeur que les erreurs statistiques,
soit entre 0.6% pour les di-électrons et 3.5% pour les dimuons.
Les mesures des sections efficaces di-fermioniques et des asymétries
di-leptoniques dérivées de ces sélections sont en bon accord avec les
prédictions du Modèle Standard ; cependant les prédictions restent la
source principale d'incertitudes, en particulier en ce qui concerne les
contributions des ordres supérieurs.
Ces sections efficaces et asymétries sont sensibles à l'interférence
avec de possibles nouveaux canaux, par exemple à l'existence de
nouvelle physique intervenant à des énergies supérieures à celles
étudiées. Aucune déviation significative n'étant vue entre les
mesures di-fermioniques avec les prédictions, des limites indirectes sur
ces phénomènes au-delà du Modèle Standard sont obtenues. Dans le
cadre des termes de contact à quatre fermions, des limites inférieures de
7 à 15 TeV ont été mises sur les échelles en énergie de nouvelle
physique. En considérant l'échange de nouvelles particules, les masses
des leptoquarks ont été contraintes jusqu'à 710 GeV/c^2 pour les
leptoquarks et 590 GeV/c^2 pour les leptoquarks vecteurs ; et des limites ont
été placées sur les masses de sneutrinos avec violation de la
R-parité, de quelques centaines de GeV/c^2 pour de grandes valeurs de leur
couplage de Yukawa.