Recherche d'une résonance lourde dans le canal X→WW→eνμν avec le détecteur ATLAS au LHC

par Yongke Zhao

Projet de thèse en Physique des particules


Sous la direction de Zhiqing Zhang.

Thèses en préparation à Paris Saclay en cotutelle avec Shandong University , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Une recherche d'une résonance neutre et lourde X est effectuée dans le canal X-> WW -> eνμν en utilisant les données en collision pp correspondant à une luminosité intégrée d'environ 36,1 fb^-1, prises à une énergie dans le centre-de-masse de 13 TeV par le détecteur ATLAS au LHC. La résonance peut être soit un boson de Higgs scalaire lourd soit autres résonances lourdes avec les spins différents. Deux scénarios de largeur sont étudiés pour un bosons de Higgs lourd dans les modes de fusion gluon-gluon et de fusion vecteur-boson;  une largeur soit étroite soit grande. Plusieurs hypothèses sont utilisées pour rechercher d'autres résonances, comme le modèle avec deux doublets de Higgs, le modèle de Georgi-Machacek, le modèle avec un triplet vectoriel en mode d'annihilation quark-antiquark, le modèle de Randall-Sundrum avec un graviton de spin 2 correspondant à un paramètre d'échelle de courbure k/anti-M_Pl de 1 ou 0,5 et un signal de spin 2 dans le mode de fusion vecteur-boson. Trois catégories d'événements indépendantes sont définies dans l'analyse: une catégorie inclusive où les espaces de phase en fusion vecteur-boson sont exclus et deux autres catégories qui sont optimisées pour les signaux produits en mode de fusion vecteur-boson avec un jet ou au moins deux jets. Aucun excès significatif d'événements au-delà de la prédiction du bruit de fond du Modèle Standard ne se trouve dans la gamme de masse comprise entre 200 GeV et 5 TeV. Les limites supérieures sont obtenues sur le produit de la section efficace de la production de la résonance et du rapport de branchement X -> WW. Pour les signaux de bosons de Higgs lourds, les valeurs supérieures à 6,4 pb et 1,3 pb à m_H = 200 GeV et supérieures à 0,008 pb et 0,005 pb à 4 TeV sont exclues à un niveau de confiance de 95% pour la fusion gluon-gluon et la fusion vecteur-boson, respectivement. Pour les signaux prédits par le modèle avec un triplet vectoriel, les valeurs de masse inférieures à 1,3 TeV sont exclues. De la même manière, pour les signaux prédits par le modèle de Randall-Sundrum, les valeurs de masse inférieures à 1,1 TeV et 850 GeV sont exclues pour k/anti-M_Pl = 1 et k/anti-M_Pl = 0.5, respectivement.

  • Titre traduit

    Searching for heavy resonance in the X→WW→eνμν decay channel with the ATLAS detector at the LHC


  • Résumé

    A search for a heavy neutral resonance X is performed in the X->WW->evuv decay channel using pp collision data corresponding to an integrated luminosity of approximately 36.1 fb^-1, collected at a centre-of-mass energy of 13 TeV by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The resonance can be either a heavy scalar Higgs boson or other heavy resonances with different spins. Two scenarios are considered for the heavy Higgs boson hypotheses with different decay widths in both the gluon-gluon fusion and the vector-boson fusion production modes, namely a narrow-width approximation and a large width assumption. Several hypotheses are used for the interpretation to search for other resonances, like two Higgs doublet models, Georgi-Machacek model, heavy vector triplet model in the quark-antiquark annihilation mode, a bulk Randall-Sundrum graviton model with a spin-2 Graviton with a curvature scale parameter k/anti-M_Pl of either 1 or 0.5 and a spin-2 signal in the vector-boson fusion mode. Three orthogonal event categories are defined in the analysis: one quasi-inclusive gluon-gluon fusion category where the vector-boson fusion phase spaces are excluded and two vector-boson fusion categories which are optimised for the signals produced in the vector-boson fusion mode with one jet or at least two jets. No significant excess of events beyond the Standard Model background prediction is found in the mass range between 200 GeV and up to 5 TeV. Upper limits are set on the product of the production cross section of the resonance and the X->WW branching fraction. For heavy Higgs boson signals, values above 6.4 pb and 1.3 pb at m_H = 200 GeV and above 0.008 pb and 0.005 pb at 4 TeV are excluded at 95% confidence level for the gluon-gluon fusion and the vector-boson fusion production modes, respectively. For signals predicted by the heavy vector triplet model, mass values below 1.3 TeV are excluded. Similarly, for signals predicted by the bulk Randall-Sundrum graviton model, mass values below 1.1 TeV and 850 GeV are excluded for k/anti-M_Pl = 1 and k/anti-M_Pl = 0.5, respectively.