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Diphoton mass spectrum weighted by the ratio S/(S+B), together with the background subtracted weighted mass spectrum.

Activités d’analyse de physique

 

L’une des missions principales du LHC est l'étude du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible. La recherche du ou des boson(s) de Higgs a constitué un objectif majeur des expériences LHC et, depuis la decouverte d'un boson de Higgs en 2012, la mesure précise de ses paramètres (masse, couplages) et la recherche d'éventuels bosons de Higgs supplémentaires sont devenus de nouveaux objectifs. Le LHC a également pour mission la mesure aussi précise que possible de nombreuses observables du modèle standard ou encore la recherche de particules nouvelles dans le cadre de ses possibles extensions.

 

Les activités d’analyse passées et présentes du groupe CMS de Saclay couvrent plusieurs domaines avec une prédominance pour la physique du boson de Higgs. Les mesures de précision dans le cadre du modèle standard et des recherches de nouvelles particules constituent les autres volets des activités d'analyse du groupe CMS de Saclay.

 

Le thème central concerne la physique du boson de Higgs avec est la recherche inclusive d’un boson de Higgs standard léger se désintégrant en deux photons. En dépit d’une probabilité de désintégration en deux photons très faible, ce mode s'est révélé particulièrement utile pour la découverte grace à la finesse du pic de signal au dessus de la distribution continue du bruit de fond irréductible provenant de l’association de deux photons réels et isolés produits dans des événements QCD. La finesse de ce pic découle de la résolution en énergie et en position des photons détectés, ainsi que de la connaissance de la position du point de collision. Le groupe CMS de Saclay exploite dans cette activité d’analyse son expertise dans l’optimisation des performances du calorimètre électromagnétique, ainsi que dans les procédures de calibration et de suivi en ligne de la transparence des cristaux de tungstate de plomb. Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012 à laquelle le groupe CMS de Saclay a donc fortement contribué, cette activité s'est élargie avec l'étude des couplages du boson de Higgs avec les bosons vecteurs du modèle standard pour différents modes de production, la recherche du mode de production dit ttH avec un boson de Higgs produit en association avec une paire de quark top dans le canal où le boson de Higgs se désintegre en deux photons et enfin la recherche de la production de paires de boson de Higgs avec un boson de Higgs se désintégrant en deux quarks b et l'autre se désintégrant en deux photons. Le groupe CMS de Saclay a également contribué à la recherche d’un boson de Higgs dans sa désintégration en une paire de leptons tau dans le cas où un des leptons tau se désintègre leptoniquement et l'autre de manière hadronique. Cette recherche a aussi été utilisée pour explorer l'espace des paramètres des extensions supersymétriques où la désintégration en paires de lepton tau est dominante.


 

 
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Combined observed and predicted m?? distributions for the ??h, e?h, ?h?h, and e? channels. The inset shows the corresponding difference between the observed data and expected background distributions, together with the signal distribution for a SM Higgs boson at mH = 125 GeV.

 

Concernant la physique du modèle standard le groupe CMS de Saclay a contribué à l’étude des événements contenant plusieurs bosons de jauge et conduisant à des états finals avec plusieurs leptons isolés. Les études menées à Saclay ont porté principalement sur les événements à deux bosons Z0 avec quatre électrons ou deux électrons et deux muons dans l’état final. A plus haute luminosité, il sera possible d’exploiter ces événements pour étudier avec précision les couplages à trois bosons de jauge de la théorie électrofaible. Le groupe de Saclay contribue également très fortement à la mesure des sections efficaces de production des bosons W et Z0 en association avec des jets. Enfin le groupe CMS de Saclay s'est récemment impliqué dans la mesure de la masse du boson W.

 

Finalement le groupe de Saclay s'implique dans la recherche de particules nouvelles en particulier à travers trois types d'analyse de données. Premièrement la recherche de neutrino lourd dans le cadre de l'extension nuMSM du modèle standard. Deuxièmement la recherche de particules supersymétriques comme les partenaires supersymétriques du quark top d'une part et les charginos/neutralinos (electroweakinos) partenaires supersymétriques des photon, boson W, boson Z0 et bosons de Higgs d'autre part et ceci dans des canaux de désintégration menant à des états finals multileptoniques. Troisièmement la recherche d'une particule scalaire neutre pouvant être la conséquence de l'éventuelle existence de dimensions supplémentaires et ceci dans les canaux mono-photon, mono-jet et mono-W/Z. Cette particule scalaire peut également être un candidat à la matière noire

 

Maj : 08/02/2017 (1454)

 

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