11 resultados para ATLAS, particle physics, SM, ZZ, aTGC
em Université de Montréal, Canada
Resumo:
Utilisant les plus recentes donnees recueillies par le detecteur ATLAS lors de collisions pp a 7 et 8 TeV au LHC, cette these etablira des contraintes severes sur une multitude de modeles allant au-dela du modele standard (MS) de la physique des particules. Plus particulierement, deux types de particules hypothetiques, existant dans divers modeles theoriques et qui ne sont pas presentes dans le MS, seront etudies et sondes. Le premier type etudie sera les quarks-vectoriels (QV) produits lors de collisions pp par lentremise de couplages electrofaibles avec les quarks legers u et d. On recherchera ces QV lorsquils se desintegrent en un boson W ou Z, et un quark leger. Des arguments theoriques etablissent que sous certaines conditions raisonnables la production simple dominerait la production en paires des QV. La topologie particuliere des evenements en production simple des QV permettra alors la mise en oeuvre de techniques doptimisation efficaces pour leur extraction des bruits de fond electrofaibles. Le deuxieme type de particules recherche sera celles qui se desintegrent en WZ lorsque ces bosons de jauges W, et Z se desintegrent leptoniquement. Les etats finaux detectes par ATLAS seront par consequent des evenements ayant trois leptons et de lenergie transverse manquante. La distribution de la masse invariante de ces objets sera alors examinee pour determiner la presence ou non de nouvelles resonances qui se manifesterait par un exces localise. Malgre le fait qua premiere vue ces deux nouveaux types de particules nont que tres peu en commun, ils ont en realite tous deux un lien etroit avec la brisure de symetrie electrofaible. Dans plusieurs modeles theoriques, lexistence hypothetique des QV est propose pour annuler les contributions du quark top aux corrections radiatives de la masse du Higgs du MS. Parallelement, dautres modeles predisent quant a eux des resonances en WZ tout en suggerant que le Higgs est une particule composite, chambardant ainsi tout le sector Higgs du MS. Ainsi, les deux analyses presentees dans cette these ont un lien fondamental avec la nature meme du Higgs, elargissant par le fait meme nos connaissances sur lorigine de la masse intrinseque des particules. En fin de compte, les deux analyses nont pas observe dexces significatif dans leurs regions de signal respectives, ce qui permet detablir des limites sur la section efficace de production en fonction de la masse des resonances.
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Thse numrise par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Universit de Montral
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Ce mmoire de matrise a pour objet une recherche de leptons lourds de quatrime gnration avec les donnes prises par le dtecteur ATLAS au LHC dans les collisions pp $\sqrt{s}$ = 7 TeV et avec une luminosit intgre de 1.02 fb$^{-1}$. Le processus tudi est la production au singulet de leptons lourds neutres de quatrime gnration (N) par la voie du courant charg suivi de la dsintgration du celui-ci en un lectron et un boson W : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), et dpend d'un paramtre de mlange $\xi^{2}$ avec un lepton lger. L'analyse passe par plusieurs tapes, soit l'utilisation de FeynRules pour construire le modle pour ensuite gnrer des vnements par MadGraph 5.1.2.4. Comme hypothse de rfrence, on a choisi une masse de 100 GeV pour le lepton lourd neutre et $\xi_{Ne}^2$ = 0.19, donnant une section efficace de 0.312 pb pour une nergie au centre de masse de 7 TeV. Puisque la gnration du signal s'est faite de manire prive Montral et non par la collaboration ATLAS, les rsultats ne peuvent pas tre reconnus officiellement. Sur la base de la simulation, avec des donnes correspondant 1 fb$^{-1}$, la limite suprieure attendue un niveau de confiance de $95\%$ sur la section efficace du signal est de 0.145 pb avec 0.294 pb pour un cart type($\sigma$) et 0.519 pb pour 2$\sigma$. La limite suprieure attendue un niveau de confiance de $95\%$ sur $\xi_{Ne}^{2}$ de 0.09 pour une masse de 100 GeV.
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Thse numrise par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Universit de Montral
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Les dtecteurs ATLAS-MPX sont des dtecteurs Medipix2-USB recouverts de convertisseurs de uorure de lithium et de polythylne pour augmenter lefcacit de dtection des neutrons lents et des neutrons rapides respectivement. Un rseau de quinze dtecteurs ATLAS-MPX a t mis en opration dans le dtecteur ATLAS au LHC du CERN. Deux dtecteurs ATLAS-MPX de rfrence ont t exposs des sources de neutrons rapides 252 Cf et 241 AmBe ainsi quaux neutrons rapides produits par la raction 7Li(p, xn) pour ltude de la rponse du dtecteur ces neutrons. Les neutrons rapides sont principalement dtects partir des protons de recul des collisions lastiques entre les neutrons et lhydrogne dans le polythylne. Des ractions nuclaires entre les neutrons et le silicium produisent des particules-. Une tude de lefcacit de reconnaissance des traces des protons et des particules- dans le dtecteur Medipix2-USB a t faite en fonction de lnergie cintique incidente et de langle dincidence. Lefcacit de dtection des neutrons rapides a t value deux seuils dnergie (8 keV et 230 keV) dans les dtecteurs ATLAS-MPX. Lefcacit de dtection des neutrons rapides dans la rgion du dtecteur couverte avec le polythylne augmente en fonction de lnergie des neutrons : (0.0346 0.0004) %, (0.0862 0.0018) % et (0.1044 0.0026) % pour des neutrons rapides de 2.13 MeV, 4.08 MeV et 27 MeV respectivement. Ltude pour dterminer lnergie des neutrons permet donc destimer le ux des neutrons quand le dtecteur ATLAS-MPX est dans un champ de radiation inconnu comme cest le cas dans le dtecteur ATLAS au LHC.
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Les seize dtecteurs MPX constituant le rseau ATLAS-MPX ont t placs diffrentes positions dans le dtecteur ATLAS et sa averne au CERN dans le but de mesurer en emps rel les champs de radiation produits ar des particules primaires (protons des faisceaux) et des particules secondaires (kaons, pions, g, protons) issues des collisions proton-proton. Des films de polythylne (PE) et de fluorure de lithium (6LiF) recouvrent les dtecteurs afin daugmenter leur sensibilit aux neutrons produits par les particules primaires et secondaires interagissant avec les matriaux prsents dans lenvironnement dATLAS. La reconnaissance des traces laisses par les particules dans un dtecteur ATLAS-MPX se fait partir des algorithmes du logiciel MAFalda (Medipix Analysis Framework) bas sur les librairies et le logiciel danalyse de donnes ROOT. Une tude sur le taux didentifications errones et le chevauchement damas a t faite en reconstruisant les activits des sources 106Ru et 137Cs. Lefficacit de dtection des neutrons rapides a t mesure laide des sources 252Cf et 241AmBe (neutrons dnergie moyenne de 2.13 et 4.08 MeV respectivement). La moyenne des efficacits de dtection mesures pour les neutrons produits par les sources 252C f et 241AmBe a t calcule pour les convertisseurs 6LiF et PE et donnent (0.8580 0.1490)% et (0.0254 0.0031)% pour LiF et (0.0510 0.0061)% et (0.0591 0.0063)% pour PE bas et haut seuil dnergie respectivement. Une simulation du calcul de lefficacit de dtection des neutrons dans le dtecteur MPX a t ralise avec le logiciel GEANT4. Des donnes MPX correspondant aux collisions proton-proton 2.4 TeV et 7 TeV dans le centre de masse ont t analyses. Les flux dtects dlectrons et de photons sont particulirement levs dans les dtecteurs MPX01 et MPX14 car ils sont plus prs du point de collision. Des flux de neutrons ont t estims en utilisant les efficacits de dtection mesures. Une corrlation avec la luminosit du LHC a t tablie et on prdit que pour les collisions 14 TeV dans le centre de masse et avec une luminosit de 10^34 cm-1*s-1 il y aura environ 5.1x10^8 1.5x10^7 et 1.6x10^9 6.3x10^7 particules dtectes par les dtecteurs MPX01 et MPX14 respectivement.
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Les collisions proton-proton produites par le LHC imposent un environnement radiatif hostile au dtecteur ATLAS. Afin de quantifier les effets de cet environnement sur la performance du dtecteur et la scurit du personnel, plusieurs simulations Monte Carlo ont t ralises. Toutefois, la mesure directe est indispensable pour suivre les taux de radiation dans ATLAS et aussi pour vrifier les prdictions des simulations. cette fin, seize dtecteurs ATLAS-MPX ont t installs diffrents endroits dans les zones exprimentale et technique d'ATLAS. Ils sont composs d'un dtecteur au silicium pixels appel MPX dont la surface active est partiellement recouverte de convertisseurs de neutrons thermiques, lents et rapides. Les dtecteurs ATLAS-MPX mesurent en temps rel les champs de radiation en enregistrant les traces des particules dtectes sous forme d'images matricielles. L'analyse des images acquises permet d'identifier les types des particules dtectes partir des formes de leurs traces. Dans ce but, un logiciel de reconnaissance de formes appel MAFalda a t conu. tant donn que les traces des particules fortement ionisantes sont influences par le partage de charge entre pixels adjacents, un modle semi-empirique dcrivant cet effet a t dvelopp. Grce ce modle, l'nergie des particules fortement ionisantes peut tre estime partir de la taille de leurs traces. Les convertisseurs de neutrons qui couvrent chaque dtecteur ATLAS-MPX forment six rgions diffrentes. L'efficacit de chaque rgion dtecter les neutrons thermiques, lents et rapides a t dtermine par des mesures d'talonnage avec des sources connues. L'tude de la rponse des dtecteurs ATLAS-MPX la radiation produite par les collisions frontales de protons 7TeV dans le centre de masse a montr que le nombre de traces enregistres est proportionnel la luminosit du LHC. Ce rsultat permet d'utiliser les dtecteurs ATLAS-MPX comme moniteurs de luminosit. La mthode propose pour mesurer et talonner la luminosit absolue avec ces dtecteurs est celle de van der Meer qui est base sur les paramtres des faisceaux du LHC. Vu la corrlation entre la rponse des dtecteurs ATLAS-MPX et la luminosit, les taux de radiation mesurs sont exprims en termes de fluences de diffrents types de particules par unit de luminosit intgre. Un cart significatif a t obtenu en comparant ces fluences avec celles prdites par GCALOR qui est l'une des simulations Monte Carlo du dtecteur ATLAS. Par ailleurs, les mesures effectues aprs l'arrt des collisions proton-proton ont montr que les dtecteurs ATLAS-MPX permettent d'observer la dsintgration des isotopes radioactifs gnrs au cours des collisions. L'activation rsiduelle des matriaux d'ATLAS peut tre mesure avec ces dtecteurs grce un talonnage en quivalent de dose ambiant.
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Un rseau de seize dtecteurs ATLAS-MPX a t mis en opration dans le dtecteur ATLAS au LHC du CERN. Les dtecteurs ATLAS-MPX sont sensibles au champ mixte de radiation de photons et dlectrons dans la caverne dATLAS et sont recouverts de convertisseurs de fluorure de lithium et de polythylne pour augmenter lefficacit de dtection des neutrons thermiques et des neutrons rapides respectivement. Les collisions haute nergie sont domines par des interactions partoniques avec petit moment transverse pT , associs des vnements de minimum bias. Dans notre cas la collision proton-proton se produit avec une nergie de 7 TeV dans le centre de masse avec une luminosit de 10cms telle que fixe dans les simulations. On utilise la simulation des vnements de "minimum bias" gnrs par PYTHIA en utilisant le cadre Athena qui fait une simulation GEANT4 complte du dtecteur ATLAS pour mesurer le nombre de photons, dlectrons, des muons qui peuvent atteindre les dtecteurs ATLASMPX dont les positions de chaque dtecteur sont incluses dans les algorithmes dAthena. Nous mesurons les flux de neutrons thermiques et rapides, gnrs par GCALOR, dans les rgions de fluorure de lithium et de polythylne respectivement. Les rsultats des vnements de minimum bias et les flux de neutrons thermiques et rapides obtenus des simulations sont compars aux mesures relles des dtecteurs ATLAS-MPX.
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Les dtecteurs pixels Medipix ont t dvelopps par la collaboration Medipix et permettent de faire de l'imagerie en temps rel. Leur surface active de prs de $2\cm^2$ est divise en 65536~pixels de $55\times 55\um^2$ chacun. Seize de ces dtecteurs, les Medipix2, sont installs dans l'exprience ATLAS au CERN afin de mesurer en temps rel les champs de radiation produits par les collisions de hadrons au LHC. Ils seront prochainement remplacs par des Timepix, la plus rcente version de ces dtecteurs, qui permettent de mesurer directement l'nergie dpose dans chaque pixel en mode \textit{time-over-threshold} (TOT) lors du passage d'une particule dans le semi-conducteur. En vue d'amliorer l'analyse des donnes recueillies avec ces dtecteurs Timepix dans ATLAS, un projet de simulation Geant4 a t amorc par John Id\'{a}rraga l'Universit de Montral. Dans le cadre de l'exprience ATLAS, cette simulation pourra tre utilise conjointement avec Athena, le programme d'analyse d'ATLAS, et la simulation complte du dtecteur ATLAS. Sous l'effet de leur propre rpulsion, les porteurs de charge crs dans le semi-conducteur sont diffuss vers les pixels adjacents causant un dpt d'nergie dans plusieurs pixels sous l'effet du partage de charges. Un modle effectif de cette diffusion latrale a t dvelopp pour reproduire ce phnomne sans rsoudre d'quation diffrentielle de transport de charge. Ce modle, ainsi que le mode TOT du Timepix, qui permet de mesurer l'nergie dpose dans le dtecteur, ont t inclus dans la simulation afin de reproduire adquatement les traces laisses par les particules dans le semi-conducteur. On a d'abord talonn le dtecteur pixel par pixel l'aide d'une source de $\Am$ et de $\Ba$. Ensuite, on a valid la simulation l'aide de mesures d'interactions de protons et de particules $\alpha$ produits au gnrateur Tandem van de Graaff du Laboratoire Ren-J.-A.-Lvesque de l'Universit de Montral.
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Dans cette thse, nous prsentons une nouvelle mthode smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour la rsolution des quations de Navier-Stokes incompressibles, mme en prsence des forces singulires. Les termes de sources singulires sont traits d'une manire similaire celle que l'on retrouve dans la mthode Immersed Boundary (IB) de Peskin (2002) ou de la mthode rgularise de Stokeslets (Cortez, 2001). Dans notre schma numrique, nous mettons en oeuvre une mthode de projection sans pression de second ordre inspire de Kim et Moin (1985). Ce schma vite compltement les difficults qui peuvent tre rencontres avec la prescription des conditions aux frontires de Neumann sur la pression. Nous prsentons deux variantes de cette approche: l'une, Lagrangienne, qui est communment utilise et l'autre, Eulerienne, car nous considrons simplement que les particules SPH sont des points de quadrature o les proprits du fluide sont calcules, donc, ces points peuvent tre laisss fixes dans le temps. Notre mthode SPH est d'abord teste la rsolution du problme de Poiseuille bidimensionnel entre deux plaques infinies et nous effectuons une analyse dtaille de l'erreur des calculs. Pour ce problme, les rsultats sont similaires autant lorsque les particules SPH sont libres de se dplacer que lorsqu'elles sont fixes. Nous traitons, par ailleurs, du problme de la dynamique d'une membrane immerge dans un fluide visqueux et incompressible avec notre mthode SPH. La membrane est reprsente par une spline cubique le long de laquelle la tension prsente dans la membrane est calcule et transmise au fluide environnant. Les quations de Navier-Stokes, avec une force singulire issue de la membrane sont ensuite rsolues pour dterminer la vitesse du fluide dans lequel est immerge la membrane. La vitesse du fluide, ainsi obtenue, est interpole sur l'interface, afin de dterminer son dplacement. Nous discutons des avantages maintenir les particules SPH fixes au lieu de les laisser libres de se dplacer. Nous appliquons ensuite notre mthode SPH la simulation des coulements confins des solutions de polymres non dilus avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume. Le point de dpart de l'algorithme est le systme coupl des quations de Langevin pour les polymres et le solvant (CLEPS) (voir par exemple Oono et Freed (1981) et ttinger et Rabin (1989)) dcrivant, dans le cas prsent, les dynamiques microscopiques d'une solution de polymre en coulement avec une reprsentation bille-ressort des macromolcules. Des tests numriques de certains coulements dans des canaux bidimensionnels rvlent que l'utilisation de la mthode de projection d'ordre deux couple des points de quadrature SPH fixes conduit un ordre de convergence de la vitesse qui est de deux et une convergence d'ordre sensiblement gale deux pour la pression, pourvu que la solution soit suffisamment lisse. Dans le cas des calculs grandes chelles pour les altres et pour les chanes de bille-ressort, un choix appropri du nombre de particules SPH en fonction du nombre des billes N permet, en l'absence des forces d'exclusion de volume, de montrer que le cot de notre algorithme est d'ordre O(N). Enfin, nous amorons des calculs tridimensionnels avec notre modle SPH. Dans cette optique, nous rsolvons le problme de l'coulement de Poiseuille tridimensionnel entre deux plaques parallles infinies et le problme de l'coulement de Poiseuille dans une conduite rectangulaire infiniment longue. De plus, nous simulons en dimension trois des coulements confins entre deux plaques infinies des solutions de polymres non dilues avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume.
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En opration depuis 2008, lexprience ATLAS est la plus grande de toutes les expriences au LHC. Les dtecteurs ATLAS- MPX (MPX) installs dans ATLAS sont bass sur le dtecteur au silicium pixels Medipix2 qui a t dvelopp par la collaboration Medipix au CERN pour faire de limagerie en temps rel. Les dtecteurs MPX peuvent tre utiliss pour mesurer la luminosit. Ils ont t installs seize diffrents endroits dans les zones exprimentale et technique dATLAS en 2008. Le rseau MPX a recueilli avec succs des donnes indpendamment de la chane denregistrement des donnes ATLAS de 2008 2013. Chaque dtecteur MPX fournit des mesures de la luminosit intgre du LHC. Ce mmoire dcrit la mthode dtalonnage de la luminosit absolue mesure avec les dtectors MPX et la performance des dtecteurs MPX pour les donnes de luminosit en 2012. Une constante dtalonnage de la luminosit a t dtermine. Ltalonnage est bas sur technique de van der Meer (vdM). Cette technique permet la mesure de la taille des deux faisceaux en recouvrement dans le plan vertical et horizontal au point dinteraction dATLAS (IP1). La dtermination de la luminosit absolue ncessite la connaissance prcise de lintensit des faisceaux et du nombre de trains de particules. Les trois balayages dtalonnage ont t analyss et les rsultats obtenus par les dtecteurs MPX ont t compars aux autres dtecteurs dATLAS ddis spcifiquement la mesure de la luminosit. La luminosit obtenue partir des balayages vdM a t compare la luminosit des collisions proton- proton avant et aprs les balayages vdM. Le rseau des dtecteurs MPX donne des informations fiables pour la dtermination de la luminosit de lexprience ATLAS sur un large intervalle (luminosit de 5 10^29 cm2 s1 jusqu 7 10^33 cm2 s1 .
