Dans les collisionneurs hadroniques, les quarks top sont principalement produits sous forme de paires ayant des charges de signe opposé. Dans le cadre du Modèle Standard, la production de paires de quarks top de même signe est négligeable. Cependant, de nombreux modèles théoriques au-delà du Modèle Standard en prévoient une production non négligeable aux énergies fournies par le LHC. En particulier, la production de paires de quarks top de même signe est possible dans le cadre de modèle minimal de supersymétrie ou d'un modèle de supersymétrie supposant la violation de la R-parité.

Les études menées au LPSC pour la recherche de la production de quarks top de même signe dans les données du run-2 (13 TeV) sont les suivantes:

  • Développement de modèles de supersymétrie permettant de générer des échantillons d'événements avec deux quarks top de charge de même signe dans l'état final. Un générateur Monte Carlo a ainsi été développé, puis validé par la collaboration ATLAS, dans le cadre du modèle de supersymétrie avec R-parité violée.
  • Développement et mise en place des outils d'analyse permettent une caractérisation précise des événements de bruit de fond contaminant les données afin de pouvoir isoler les événement recherchés. Les contributions dues aux processus du Modèle Standard (basées sur des simulations Monte Carlo), ainsi que les contributions dues à des problèmes instrumentaux (estimation du taux de mauvaise identification de la charge des deux leptons selectionnés dans les données), sont étudiées.
  • Optimisation de la sélection finale des événements par rapport au signal recherché. La recherche de physique au-delà du Modèle Standard est étendue aux signaux conduisant à deux leptons de même charge dans l'état final, le travail d'analyse s'effectuant de façon commune sur les événements correspondant à cet état final. Des sélections supplémentaires sur l'activité hadronique (jets) et sur l'impulsion transverse manquante permettent de définir des régions de signal adaptées aux différents modèles étudiés.
  • Extraction de limites pour les différents modèles possibles de production de quarks top de même signe.

Contributeurs

  • Simon Berlendis, Doctorant (2014-2017)
  • Annick Lleres, DR-CNRS (groupe ATLAS LPSC)
  • Christopher Smith, CR-CNRS (groupe théorie LPSC)

Publications

  • Search for exotic production of top quarks decaying into same-sign leptons at 13 TeV with the ATLAS detector, Fourth Annual Large Hadron Collider Physics, 13-18 June 2016, Lund, Sweden, Simon Berlendis on behalf of the ATLAS Collaboration
  • Search for new phenomena using events with b-jets and a pair of same-charge leptons in 3.2 fb-1 of pp collisions at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector, ATLAS-CONF-2016-032
  • Search for supersymmetry with two same-sign leptons or three leptons using 13.2 fb-1 of sqrt(s)=13 TeV pp collision data collected by the ATLAS detector, ATLAS-CONF-2016-037
  • Search for supersymmetry at sqrt(s)=13 TeV in final states with jets and two same-sign leptons or three leptons with the ATLAS detector, Eur. Phys. J. C76 (2016) 259