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