Mesure des facteurs de correction entre donn´ ees et simulation

Les rapports entre efficacit´es dans les donn´ees et simulation Monte Carlo sont appliqu´es comme facteurs correctifs dans toutes les analyses incluant des ´electrons.

Un exemple de ces facteurs correctifs, qu’on notera F_C pour all´eger l’´ecriture, est montr´e dans la figure4.16. Les F_C montr´es sont obtenus avec les deux m´ethodes utilisant le boson Z et leur combinaison est ´egalement montr´ee. Pour l’intervalle 20-25 GeV en pT, leur valeur est au plus de

1.15 dans les bouchons puis se rapproche de 1 `a mesure que l’impulsion des ´electrons augmente. L’accord avec 1 est meilleur que 5% pour p_T > 30 GeV.

Figure 4.16: Mesure des facteurs correctifs dans trois intervalles en impulsion et en fonction de η pour les quatre menus d’identification. Les mesures avec les deux m´ethodes utilisant le

L’application des FC dans les analyses permet de mitiger les diff´erences entre donn´ees et sim-ulation Monte Carlo que l’on a vu dans la figure 4.1. Les incertitudes sur ces facteurs sont propag´ees aux analyses et contribuent aux erreurs syst´ematiques sur l’acceptance des ´electrons. Elles font parties de la liste des erreurs syst´ematiques consid´er´ees dans les analyses pr´esent´ees chapitre 5 et 6.

4.5 Conclusion

Les mesures d’efficacit´es d’identification des ´electrons dans les donn´ees 2011 ont ´et´e pr´esent´ees. Les premi`eres mesures en deux dimensions ont permis d’avoir des mesures pr´ecises sur un large intervalle en p<sub>T</sub> et en η. Un tr`es bon accord entre les diff´erentes m´ethodes utilis´ees permet d’avoir une connaissance des efficacit´es de l’ordre du dixi`eme de pourcent.

La m´ethode d´evelopp´ee bas´ee sur la masse invariante du Z donne des r´esultats stables et pr´ecis. Avec l’ensemble des donn´ees 2012, cette m´ethode `a d’ailleurs ´et´e utilis´ee tout en continuant `a ˆ

etre am´elior´ee :

– modification de la coupure d’isolation avec la variable E_T^cone30 au lieu de E_T^cone40 qui permet une meilleure estimation du bruit de fond `a bas p_T.

– utilisation de r´egion `a basse masse invariante pour normaliser le mod`ele de bruit de fond et ainsi r´eduire l’erreur statistique associ´e au facteur de normalisation.

Finalement le lien ´etroit entre les performances sur les ´electrons et les analyses physiques a ´et´e vu dans le cas du Higgs. L’empilement fut un d´efi majeur de l’ann´ee 2012 et le reste pour les prochaines prises de donn´ees en 2015. Conserver un menu d’identification ind´ependant avec pr`es de 100 collisions s’av`ere compliqu´e et de nombreuses ´etudes sont men´ees en ce moment.

Recherche de production

´electrofaible SUSY dans le canal 2

leptons

La Supersym´etrie (SUSY) se caract´erise par une multitude de signatures physiques `a explorer, induites par le nombre important de nouvelles particules pr´edites (plus d’une vingtaine) et par les diff´erents mod`eles possibles. Cette pl´ethore d’analyses envisageables impose de faire un choix sur les signaux `a rechercher en priorit´e. Ceux avec les plus grandes sections efficaces, c’est `

a dire produits par interaction forte, ont constitu´e les premi`eres recherches (les dix premi`eres publications d’ATLAS avec 35 pb⁻¹sur SUSY n’incluent que des productions directes de squarks et gluinos [104–113]). Puis la recherche de production ´electrofaible a suivi, avec des sections efficaces plus faibles (de l’ordre du picobarn) mais avec des signatures dont le bruit de fond est faible (diphoton et ´energie manquante [114], 3 leptons et ´energie manquante [115] avec 1-2 fb⁻¹).

Aucun exc`es significatif n’a ´et´e observ´e dans ces analyses et l’espace de phase disponible pour des mod`eles SUSY a ´et´e r´eduit. Pour continuer `a ´etendre l’espace de phases sond´e, la recherche de signature plus complexe ou de mod`ele moins favorable permettent de compl´eter les analyses existantes. Dans le cas de la production de paire de charginos, l’analyse [116] a ´et´e r´ealis´ee par ATLAS avec les donn´ees `a 7 TeV dans le cas o`u le chargino se d´esint`egre en sleptons et neutralino. Or la d´ecroissance la plus naturelle du chargino se fait via une d´esint´egration en boson W accompagn´e d’un neutralino. Le th´eoricien N. Craig [60] a d’ailleurs dit : The considerable hole in current searches at the LHC is to the pair production of charginos.

La premi`ere recherche au LHC de paire de charginos se d´esint´egrant en boson W sur couche de masse [117] sera maintenant pr´esent´ee en d´etails. Cette premi`ere analyse a pour but de d´emontrer la faisabilit´e de cette recherche et ainsi de valider son potentiel de d´ecouverte. Le chapitre 6 pr´esentera une am´elioration de cette analyse.

5.1 Historique des recherches de chargino

Les charginos ont ´et´e recherch´es `a LEP [67] par les quatre exp´eriences avec une ´energie dans le centre de masse jusqu’`a 208 GeV. Les limites pr´esent´ees ici sont ´etablies dans le cas de mod`ele o`u seul le chargino et la LSP sont accessibles aux ´energies du LEP. Les exclusions sont r´ealis´ees

Figure 5.1: Combinaison des exclusions des charginos et de la LSP associ´^{e dans le cas d’un} chargino higgsino `a LEP.

dans le plan d´efini par ∆M = M ( ˜χ1^±) − M (LSP ) et M ( ˜χ1^±). L’´energie dans le centre de masse limite l’exclusion des masses de charginos `a M ( ˜χ₁^±) ≈ ^√s/2 = 104 GeV [118–120]. La valeur de ∆M d´etermine la ph´enom´enologie de l’´ev´enement :

– la recherche d’´etats finaux avec jets et/ou leptons et de l’´energie manquante dans le cas d’un chargino se d´esint´egrant en W, sur couche de masse ou non pour la r´egion des ∆M > 3GeV – pour ∆M entre 3 GeV et 200 MeV, les particules visibles sont peu ´energ´etiques et ne peu-vent ˆetre utilis´ees pour l’acquisition de l’´ev´enement. La strat´egie est alors de consid´erer les ´

ev´enements d´eclench´es par un photon ou un jet, qui proviennent de la radiation d’un ´electron de l’´etat initial

– pour ∆M < 200 MeV, la faible diff´erence de masse donne un long temps de vie au chargino et l’analyse reposera sur la recherche de vertex d´eplac´es

D’autres analyses incluant un neutralino de deuxi`ene g´en´eration l´eger accompagnant la produc-tion d’un chargino ont ´et´e effectu´ees `a LEP mais surtout dans les collisionneurs hadroniques, en particulier au Tevatron : ce signal produit typiquement 3 leptons dans l’´etat final, signature en or pour un collisionneur hadronique. La combinaison D0 et CDF [16] donne une exclusion `a 138 GeV pour un neutralino comme LSP et jusqu`a 229 GeV dans le cas d’un mod`ele GMSB avec un gravitino comme LSP. D’autres recherches incluent finalement des sleptons l´egers qui ouvrent

˜

χ

˜

χ

W

W

p

p

˜

χ

`

ν

˜

χ

`

ν

Figure 5.2: ^{Diagramme de Feynman de production d’une paire de chargino au LHC se} d´esint´egrant en W `a gauche et en sleptons `a droite.

les canaux de d´esint´egrations correspondants pour le chargino. Ces exclusions sont typiquement d’une centaine de GeV.

Les derni`eres recherches de d´ecroissance de chargino en W ont donc plus d’une dizaine d’ann´ees et sont bien inf´erieures aux ´energies mise en jeu au LHC.