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Recherche de Nouvelle Physique dans ATLAS

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Recherche de Nouvelle Physique dans ATLAS

Une équipe de chercheurs au LAPP est impliquée dans la recherche de nouvelle physique au delà du Modèle Standard, dans les états finaux en deux électrons ou deux photons.

Recherche de résonance di-photon

Recherche de physique exotique dans un état final contenant deux photons.

Depuis 2013, le groupe du LAPP est un acteur majeur dans la recherche de résonance à haute masse en deux photons dans l’expérience ATLAS. Cette étude fait logiquement suite à la recherche du boson de Higgs dans sa désintégration en deux photons, qui était déjà l’une des forces et expertises du groupe. La recherche de nouvelle physique s’est d’abord faite en utilisant les données collectées par ATLAS à une énergie de 8 TeV, avec une implication complète et exclusive du groupe LAPP, qui a développé toutes les étapes de l’analyse depuis la recherche jusqu’à la publication des résultats. Avec les premières données collectées à une énergie de 13 TeV, un excès est apparu aux environs de 750 GeV dans le spectre en deux photons ce qui a suscité beaucoup d’excitation et de questionnements. Malheureusement, en ajoutant plus de données (celles collectées en 2016), cet excès ne s’est pas confirmé. Le groupe maintient ses efforts dans cette étude en prévoyant cette fois une recherche de résonance à basse masse (en dessous de 125 GeV) où la présence d’une résonance a des implications théoriques très fortes dans le contexte de modèles avec un secteur du Higgs étendu (NMSSM, 2HDM).

Contacts : Nicolas Berger

Publications récentes :

  • ATLAS Collaboration, Search for resonances in the 65 to 110 GeV diphoton invariant mass range using 80 fb-1 of pp collisions collected at √s=13 TeV with the ATLAS detector, ATLAS-CONF-2018-025
  • ATLAS Collaboration, Search for resonances in diphoton events at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector, JHEP 09 (2016) 1
  • Movie : Inside CERN BBC Horizon http://www.bbc.co.uk/programmes/p0446wyj

Recherche de résonances dileptons

Recherche de physique exotique dans un état final contenant deux électrons

Depuis le début de la prise de données avec ATLAS en 2009, le groupe du LAPP a participé a la recherche de nouvelles résonances dans l’état final en deux électrons. Jusqu’à maintenant, aucun excès n’a été observé par rapport à ce qui est prédit par le Modèle Standard, ce qui a permis de mettre des limites de plus en plus contraignantes sur la masse d’une nouvelle particule appelée Z’ (le cousin lourd du boson Z), passant de 1 TeV en 2009 à 5.1 TeV en 2019. Le groupe se concentre actuellement sur les recherches dans les états finaux plus complexes, comme une paire de leptons avec deux jets à l’avant ou avec énergie manquante. Ce sont les signatures d’un boson Z’ produit par les processus plus rares comme la fusion de boson vecteurs ou la production associée avec la matière noire et ils ne sont pas détectables dans la recherche inclusive.

Contact : Tetiana Hryn’ova

Publications récentes :

  • Search for high-mass dilepton resonances using 139 fb−1 of pp collision data collected at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector, lien
  • Search for new high-mass phenomena in the dilepton final state using 36 fb−1 of proton-proton collision data at √s = 13 TeV with the ATLAS detector ; JHEP 10 (2017) 182

Combinaison de recherches exotiques

La nouvelle physique pourrait apparaitre dans plusieurs états finaux à la fois. Les analyses de données se concentrant sur un seul état final ne permettent de contraindre qu’un petit nombre de paramètres des modèles théoriques ou n’ont qu’une sensibilité limitée sur la mesure de ces paramètres. La combinaison de plusieurs états finaux permet d’obtenir des contraintes beaucoup plus fortes, grâce à l’utilisation de la complémentarité entre les différents canaux, comme montré sur la figure ci-contre.

Contact : Tetiana Hryn’ova

Publications récentes :

  • Combination of searches for heavy resonances decaying into bosonic and leptonic final states using 36  fb−1 of proton-proton collision data at √s=13  TeV with the ATLAS detector ; Phys. Rev. D 98 (2018) 052008 https://arxiv.org/abs/1808.02380