Search for the W ± W ± W ∓ production and the doubly charged higgs with the Atlas detector

par Ruiqi Zhang

Thèse de doctorat en Physique des Particules et Astroparticules

Sous la direction de Emmanuel Monnier, Cristinel Diaconu et de Yanwen Liu.

Le président du jury était Zhao Zhengguo.

Le jury était composé de Yanwen Liu, Shenjian Chen, Suzanne Gascon-Shotkin.

Les rapporteurs étaient Yajin Mao, Emmanuel Sauvan.

  • Titre traduit

    Recherche de la production www et du higgs doublement chargé avec le détecteur Atlas


  • Résumé

    L’expérience ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), collaboration de plus de 3000 scientifiques dans le monde, mène des recherches auprès du grand collisionneur de hadron (LHC). Celui-ci a produit des collisions de faisceaux de protons à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV en 2011 et 8 TeV en 2012, période appelée Run1 et représentant 20.3 fb−1 de luminosité intégrée, puis en 2015 et 2016 à 13 TeV pour le Run 2 avec 36.1 fb−1. Le détecteur généraliste ATLAS a un riche potentiel de mesures précises du Modèle Standard (SM) et de recherche de phénomènes de nouvel physique. Deux analyses de physiques sont ici présentées. La première consiste à rechercher dans les données Run 1 la production de tri-bosons, W±W±W∓, se désintégrant totalement ou partiellement en leptons et à étudier le couplage de jauge quartique anormal (aQGC). Le nombre d’événements observés est en accord avec les prédictions du SM. La limite supérieure observée à 95% CL sur la section efficace W±W±W∓ SM est de 730 fb avec une limite attendue de 560 fb en l’absence de production W±W±W∓. La deuxième analyse présentée est la recherche du boson de Higgs doublement chargé effectuée sur les données du Run 2. Ce boson est prédit par un modèle qui prolonge le SM pour permettre des neutrinos massif. Ce modèle introduit plusieurs bosons de Higgs dont l'un est le H±±. Le cas où ce dernier se désintègre en bosons W avec un état final à deux leptons de même charge est plus particulièrement étudié. Le bruit de fond total estimé est en accord avec les données et aucun excès significatif n’est observé. Des limites supérieures sont déduites et le modèle considéré est exclus à 95% CL pour MH±± < 220 GeV.


  • Résumé

    The ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) experiment, a collaboration of more than 3,000 scientists worldwide, is conducting research at the Large Hadron Collider (LHC). It produced proton beam collisions at an energy in the center of mass of 7 TeV in 2011 and 8 TeV in 2012, period called Run1 and representing 20.3 fb-1 of integrated luminosity, then in 2015 and 2016 at 13 TeV for Run 2 with 36.1 fb-1. The ATLAS general purpose detector has a rich potential for accurate Standard Model (SM) measurements and the search for new physics phenomena. Two physics analyzes are presented here. The first is to search the Run 1 data for tri-bosons production, W ± W ± W∓, totally or partially decayed into leptons and to study abnormal quartic gauge coupling (aQGC). The number of observed events is consistent with the SM predictions. The observed upper limit at 95% CL on the W ± W ± W∓ SM cross section is 730 fb with an expected limit of 560 fb in the absence of W ± W ± W∓ production. The second analysis presented is the search for the doubly charged Higgs boson carried out on the Run 2 data. This boson is predicted by a model that extends the SM to allow massive neutrinos. This model introduces several Higgs bosons, one of which is the H ±±. The case where this latter decays in bosons W with a final state with two leptons of the same charge is more particularly studied. The estimated total background is in agreement with the data and no significant excess is observed. Upper limits are deduced and the model considered is excluded at 95% CL for MH ±± <220 GeV.


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