par Wezenbeek, Liam 
Président du jury Smet, Philippe
Promoteur Clerbaux, Barbara;Dobur, Didar
Publication Non publié, 2023-11-13
Président du jury Smet, Philippe
Promoteur Clerbaux, Barbara
;Dobur, Didar Publication Non publié, 2023-11-13
Thèse de doctorat
| Résumé : | Cette thèse présente deux analyses qui recherchent des signes de nouvelle physique au-delàdu modèle standard. Ce dernier décrit toutes les particules connues et leurs interactions auniveau le plus fondamental. Alors que les mesures expérimentales ont prouvé que la théorieétait très robuste, elles ontégalement montré que le modèle est incomplet. Un certain nombrede questions ouvertes restent non résolues dans le cadre du modèle standard. Afin de répondreà ces questions ouvertes, de nouveaux modèles qui servent d’extensions au modèle standardontété proposés.Les deux recherches décrites dans ce travail utilisent un jeu de données enregistré parl’expérience CMS entre 2016 et 2018, correspondant à une luminosité totale de 137 fb−1.Le premier sonde cet ensemble de données à la recherche de signes de nouvelles particulessuperpartenairesélectrofaibles qui indiqueraient l’existence d’une supersymétrie. Cela sefait en utilisant un mélange de régions de recherche classiques basées sur des coupures etde nouvelles architectures de réseaux neuronaux. Une large gamme de modèles simplifiésqui proposent unétat final de deux leptons de même signe ou de trois leptons ou plus sontpris en compte dans la conception et l’interprétation de l’analyse, mais cette thèse se con-centrera sur les contributions de l’auteur auxétats finaux avec un lepton tau se désintégranthadroniquement. Aucun excès d’événements par rapport au bruit de fond prévu n’est observé.Des limites strictes sur les sections efficaces de tous les mod`eles considérés sont placées. La deuxième analyse recherche des indices de désintégration rapide des leptons neutres lourds(HNL) de Dirac et de Majorana dans desévénements avec trois leptons dont au plus un estautorisé à être un lepton tau. L’existence de telles particules pourrait expliquer pourquoi lesneutrinos du modèle standard ont des masses si faibles ou pourquoi il y a plus de matièreque d’antimatière dans l’univers. Les masses de neutrinos stériles comprises entre 10 GeVet 1,5 TeV sont prises en compte dans les modèles qui imposent l’ajout d’un seul HNL quise couple exclusivement au neutrino de l’électron, au neutrino du muon ou au neutrino dutau du modèle standard. Cette recherche examine le même ensemble de données 2016-2018en utilisant une combinaison de régions de recherche basées sur des coupures et des arbresde décision améliorés. Aucun excès d’événements par rapport au bruit de fond prévu n’estobservé. Des limites améliorées sur la force d’interaction en fonction de la masse de HNL parrapport à l’état de l’art sont produites dans des scénarios avec un couplage exclusif à l’un desneutrinos du modèle standard de saveur légère. L’analyse fournitégalement la première limitede ce type pour les scénarios avec couplage exclusif des neutrinos du tau du LHC. |
| This dissertation presents two analyses that search for signs of physics beyond the standardmodel, which describes all known particles and their interactions at the most fundamentallevel. While experimental evidence has proven the theory to be highly robust, it has alsoshown that the model is incomplete. A number of open questions remain unsolved within thestandard model framework. In order to address these open questions, new models that serveas extensions to the standard model have been proposed.Both searches described in this work use a dataset recorded by the CMS experiment between2016 and 2018, corresponding to a total integrated luminosity of 137 fb−1. The first probesthis dataset for signs of electroweak superpartner particles that would point to the existence ofa supersymmetry. This is done using a mixture of classic cut-based search regions and novelneural network architectures. A wide range of simplified models that propose a final state oftwo same-sign leptons or three leptons or more are considered in the design and interpretationbut this dissertation will focus on the contributions of the author to the final states witha hadronically decayed tau lepton. No excess of events over the predicted background isobserved. Stringent limits on the cross sections of all considered models are placed.The second analysis looks for hints of promptly decaying Dirac and Majorana heavy neutralleptons (HNL) in events with three leptons of which at most one is allowed to be a τ lepton.The existence of such particles could explain why the standard model neutrinos have suchlow masses or why there is more matter than anti-matter in the universe. Sterile neutrinomasses in the range of 10 GeV to 1.5 TeV are considered in models that pose the addition of asingle HNL to the standard model. In these models, the HNL couples exclusively to a singlestandard model neutrino flavour. The search scrutinizes the same 2016-2018 dataset usinga combination of cut-based search regions and boosted decision trees. No excess of eventsover the predicted background is observed. Improved limits on the interaction strength as afunction of HNL mass over the state-of-the-art exclusion limits are produced in scenarios withexclusive coupling to one of the light flavour standard model neutrinos. The analysis alsoprovides the first such limit for scenarios with exclusive tau neutrino coupling from the LHC. |
