Geliang Liu soutient sa thèse

Recherches de nouvelle physique utilisant le secteur de Higgs dans les états finaux leptoniques et tests de faisceaux du calorimètre à haute granularité de CMS

Le résumé : Cette thèse de doctorat présente les recherches de résonances scalaires à haute masse se désintégrant en une paire de bosons Z dans l’état final constitué de 4 leptons. Celles-ci utilisent les données recueillies entre 2016 et 2018 par le détecteur CMS lors de la Run 2 du LHC avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV, correspondant à une luminosité intégrée de 138 fb-1. Ces recherches sont exercées par tout modèle théorique spécifique, de telle sorte que les nouvelles résonances ne sont pas prédites par un modèle théorique en particulier, mais peuvent être interprétées avec n’importe quel modèle de ce type. Une large gamme de l’espace des phases est explorée, avec des masses de résonance allant de 130 GeV à 3 TeV et plusieurs hypothèses sur la largeur. La nouvelle résonance peut être produite par fusion de gluons ou par fusions de bosons vecteurs. Une méthode paramétrique est développée pour construire les modèles statistiques des processus de signal, de bruit de fond et d’interférence. Aucun excès significatif par rapport aux prédictions du Modèles Standard n’est observé dans l’espace des phases étudiées. L’excès observé autour de 650 GeV dans d’autres études est exclu. L’excès le plus élevé est détecté autour de 138 GeV, avec une vraisemblance globale de 1,85 fois l’écart type. Des limites supérieures à 95% du niveau de confiance sur la section efficace de production de la multiplicatione par le rapport d’embranchement de sa désintégration en deux bosons Z sont exploitées. En outre, une recherche indirecte de nouvelle physique est présentée, en limitant la non-universalité des leptons via le secteur de Higgs. Le rapport d’embranchement du boson de Higgs se désintègre en deux muons par rapport à celui se désintégrant en deux tauons est mesuré. Une stratégie coordonnée est conçue et appliquée aux deux canaux de désintégration afin de contrôler les incertitudes systématiques. Le résultat attendu est calculé en utilisant une partie des données recueillies en 2016, correspondant à une luminosité intégrée de 16,8 fb-1, et sur la base sur laquelle le résultat avec l’ensemble des données du Run 2 est estimé. Aucune n’est obtenue par rapport aux résultats d’une combinaison directe des études H à μμ et H à ττ publiées par la collaboration CMS pendant l’exploitation du Run 3, bénéficiant des nouvelles stratégies de déclenchement basées sur les jets issus de la fusion de bosons vecteurs pour améliorer la sensibilité. À partir de 2030, le LHC du CERN entre dans sa phase à haute luminosité, ce qui entraînera une augmentation des radiations et des interactions ayant lieu simultanément, conduisant à la Phase-II du détecteur CMS, incluant le remplacement des calorimètres aux extrémités actuelles par le calorimètre à haute granularité (HGCAL). Depuis 2018, plusieurs modules de silicium du HGCAL ont été produits avec une version améliorée de l’électronique et testés avec des faisceaux du SPS du CERN durant 2021 et 2022. Des algorithmes dédiés ont été développés pour soustraire les piédestaux et le bruit cohérent du convertisseur analogique-numérique (ADC). Les formes d’impulsion sont reconstruites pour extraire les amplitudes des signaux et étudier les réponses aux énergies des faisceaux. Une non-linéarité est enregistrée à des énergies plus élevées en raison de la saturation de l’ADC, ce qui indique la nécessité de mesurer le temps au-delà du seuil. Les données fournies avec des particules ionisantes minimales sont analysées, montrant un rapport de signal sur bruit d’environ 8 à 14 avec le module de silicium le plus récent, correspondant aux attentes des conceptions matérielles. Les études des mesures temporelles et les tests sous faisceaux de 2023 et 2024 sont résumés.