Académie universitaire Wallonie—Bruxelles Université de Mons—Hainaut Service de Physique Générale et de Physique des Particules Élémentaires Détermination des masses des particules supersymétriques par l’approche des ‘’end points’’ Directeur de mémoire : Pr. Herquet Philippe Codirecteur de mémoire: Dr. Romeyer Alain Mémoire présenté pour l’obtention du grade académique de Licencié en sciences physiques par Beliy Nikita

Plan : Le LHC Le CMS La SUperSYmétrie Détermination des masses par la masse invariante Application de la méthode aux données simulées Conclusion

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

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

La SUperSYmétrie (SUSY) fermion (spin ½) gauche et droite 2 s-fermions (spin 0) ‘’gauche’’ ‘’droite’’ SUSY boson (spin 1) s-boson (spin ½) m(s-f) >> m( f ) Brisure de SUSY MSSM (124 paramètres) Les sous théories: mSUGRA, GMSB, AMSB …

Minimal SUperGravity (mSUGRA) 5 paramètres arbitraires: m0 : masse des scalaires à l’échelle de GUT m1/2 : masse des gauginos à l’échelle A0 : couplage trilinéaire tg (β) : rapport des vev des champs de Higgs Sign (μ) : paramètre de mélange des higgsinos

mSUGRA, point LM5 Point LM5: ~ χ10 q1 q2 ¯ b g q ~ q h0 b b ¯ ~ ~ ~ m0 = 230 GeV/c2 m1/2 = 360 GeV/c2 A0 = 0 Tan (β) = 10 μ> 0 ~ χ10 q1 q2 ¯ b g q ~ q h0 b b ¯ ~ ~ ~ B.R. ~ 70% g B.R. ~ 80% q χ20 h0 b u, d, s, c t, b B.R. ~ 20%

Masse invariante Désintégrations à deux corps Ei = f ( m1,…N) pi = f ( m1,…N) Minv 1…N = f (m1,…N) m1,…N = f-1 (Minv) g q χ20 χ10 h0 b q1 q2 ~ ¯ 3 masses inv. : q1—q2, h0—q1, h0—q2

Masse invariante Les ‘’End points’’ ‘’End point’’ sup. ‘’End point’’ inf. ~ ~ χ10 h0 χ10 h0 ~ ~ ~ ~ q q2 q q2 χ20 χ20

Détermination des masses Les ‘’end points’’ trivial ~ q1 q2 χ10 ¯ b ~ ~ ~ g q χ20 h0 b Trop sensible aux erreurs

Détermination des masses Niveau parton (PYTHIA) Algorithme de l’association des jets Niveau jet reconstruit (OSCAR et ORCA) q hadronisation Pas d’erreurs (presque) Erreurs d’association Précision du détecteur Erreurs de reconstruction

Détermination des masses Détermination des ‘’end points’’ Choix de la fonction Niveau des partons Convolution Ajustement Niveau des jets

Détermination des masses Les résultats Les ‘’end points’’ Les masses particules SUSY

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

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