Détermination des masses des particules supersymétriques par

l’approche des ‘’end points’’

Mémoire présenté pour l’obtention du grade académique de Licencié

en sciences physiques parBeliy Nikita

Directeur de mémoire : Pr. Herquet

Philippe

Codirecteur de mémoire: Dr. Romeyer Alain

Académie universitaire Wallonie—Bruxelles

Université de Mons—Hainaut

Service de Physique Générale

et de Physique des Particules Élémentaires

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

boson (spin 1)SUSY

2 s-fermions (spin 0)

‘’gauche’’ ‘’droite’’

s-boson (spin ½)

m(s-f) >> m( f ) Brisure de SUSY

Les sous théories: mSUGRA, GMSB, AMSB …

MSSM (124 paramètres)

Minimal SUperGravity (mSUGRA)5 paramètres arbitraires:

• m0 : masse des scalaires à l’échelle

de GUT

• m1/2 : masse des gauginos à l’échelle

de GUT

•A0 : couplage trilinéaire

• tg (β) : rapport des vev des champs

de Higgs

• Sign (μ) : paramètre de mélange

des higgsinos

mSUGRA, point LM5

m0 = 230 GeV/c2

m1/2 = 360 GeV/c2

A0 = 0

Tan (β) = 10

μ> 0

g q χ20

χ10

h0

b

b

q1 q2

~ ~

¯

~

~

B.R. ~ 20%

h0 bb¯

B.R. ~ 80%

qg q~ ~

B.R. ~ 70%

u, d, s, c

t, b

Point LM5:

Masse invariante

g q χ20

χ10

h0

b

b

q1 q2

~ ~

¯

~

~

3 masses inv. : q1—q2, h0—q1, h0—q2

Désintégrations à deux corps Ei = f ( m1,…N) pi = f ( m1,…N)

Minv 1…N = f (m1,…N) m1,…N = f-1 (Minv)

Masse invarianteLes ‘’End points’’

‘’End point’’ inf.‘’End point’’ sup.

q χ20

χ10

h0

q2~ ~

~

q χ20

χ10h0

q2~ ~

~

Détermination des massesLes ‘’end points’’

trivial

Trop sensible aux erreurs

g q χ20

χ10

h0

b

b

q1 q2

~ ~

¯

~

~

Détermination des masses

q

Niveau parton

(PYTHIA)

Niveau jet reconstruit

(OSCAR et ORCA)

hadronisation

Algorithme de l’association des jets

Pas d’erreurs

(presque)

Erreurs d’association

Précision du détecteur

Erreurs de reconstruction

Détermination des massesDétermination des ‘’end points’’

Choix de la fonction

Convolution

Ajustement

Niv

eau

des

p

arto

ns

Niv

eau

des

jet

s

Détermination des massesLes 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