IN2P3 (CNRS), Université Grenoble Alpes

Diphotons de haute masse

MaJ: 12 Août 2016

Membres

  • Fairouz Malek, Elisabeth Petit, Jan Stark,  Physiciens permanents
  • Thomas Meideck, Doctorant (2015)
  • Jonathan Brown,Post-Doc (2012-2014). Actuellement en poste à Lyon.
  • Alex Chauvin, stagiaire M2 (mars-juin 2014)
  • Quentin Buat (Doctorant jusqu'au 31  Juillet, 2013). Actuellement Post-Doc à Vancouver.
  • Bao Tran Le (Doctorante jusqu'au 19 March, 2013). Actuellement Maitre de confrence au Viernam.

De quoi sagit-il ?

Le Modèle Standard  de la physique des particules laisse ouvertes plusieurs questions, et entre autres celle de l’énorme différence apparente des échelles d’énergie de la gravitation d’une part et des trois autres interactions fondamentales d’autre part. Une solution à cet écart pourrait être apportée par l’ajout de dimensions d’espace supplémentaires, et une signature possible de leur existence auprès des collisionneurs serait l’échange virtuel de gravitons. La production s’effectuerait par fusion de gluons ou par annihilation de paires quark-antiquark (gg/qqbar -> G -> leptons/gg) et la désintégration se ferait en paires de leptons ou de photons.  Ce sujet fut proposé à  Quentin Buat pour sa thèse de doctorat. L’effort a  été porté sur les données issues des collisions à 7 TeV. Les résultats de l’analyse montrent que les données sont compatibles avec le bruit de fond du Modèle Standard et ne montrent aucun signal discriminant. Ce travail a donné lieu à deux publications et à une notre publique. Quentin Buat a soutenu sa thèse le 31 juillet 2013 et est actuellement en Post-Doc dans ATLAS à l’université de Vancouver (Canada).

Dans le cadre de l’ANR (HiggsNet), Jonathan Brown a mené l’analyse à 8 TeV. Cette analyse est publiée sous forme d’une note publique et d’un article dans PRD. Nous avons amélioré les résultats sur les limites de la masse du Graviton, les passant de 2.27 TeV (analyse 7 TeV) à 2,67 TeV (analyse 8 TeV) pour un paramètre de couplage RS de 0,1 (couplage maximum permis).

L’énergie dans le centre de masse des collisions pp atteint maintenant 13 TeV et la luminosité est multipliée par 3. Ceci ouvre des perspectives inégalées en termes de section efficace de production des particules et permet surtout d’atteindre des zones de découverte où les masses sont supérieures à celles atteintes précédemment. Nous avons proposé à Thomas Meideck de mener les analyses 13 TeV. Nous avons eu l’opportunité d’analyser près de 15 fb−1 (en combinant les données de 2015 avec ceux de 2016 jusqu'à l'été) et nous pourrons explorer d’ici la fin de cette année 2016  jusqu’à 30 fb−1. A ce jour, nous avons amélioré les limites de découverte jusqu’`a 3.6 TeV sur la masse du Graviton. Nous avons aussi participé à l’excitante aventure de l’excès diphotons à 750 GeV qui, à ce jour, a disparu dans les données 2016 impliquant éventuellement des fluctuations statistiques en 2015. Nous avons d’ores et déjà  publié deux notes publiques et un article dans arXiv (soumis à JHEP).

Publications

  • Search for resonances in diphoton events at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector, arXiv :1606.03833 [hep-ex], submitted to JHEP (2016).
  • Search for high-mass diphoton resonances in pp collisions at sqrt(s) = 8 TeV with the ATLASdetector. Phys. Rev. D 92,032004.
  • Search for extra dimensions in diphoton events from proton–proton collisions at sqrt(s)= 7 TeV in the ATLAS detector at the LHC, New J. Phys. 15 043007 (2013).
  • Search for extra dimensions using diphoton events in 7 TeV proton-proton collisions with the ATLAS detector, Phys. Lett. B710, 538 (2012). 
  • Courrier CERN, Octobre 2012.

Notes Internes et Publiques

  • Search for scalar diphoton resonances with 15.4 ifb of data collected at sqrt(s)=13 TeV in 2015 and 2016 with the ATLAS detector, ATLAS-CONF-2016-059 :https ://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CONFNOTES/ATLASCONF-2016-059.
  • Search for resonances in diphoton events with the ATLAS detector at sqrt(s)=13 TeV, ATLASCONF-2016-018 : https ://cds.cern.ch/record/2141568
  • Search for resonances in diphoton events at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector, CERNEP-2016-120
  • Search for resonances in diphoton events with the ATLAS detector at sqrt(s)=13 TeV, ATLASCONF-2016-018 (2015 data) : https ://cds.cern.ch/record/2141568.
  • Search for high-mass diphoton resonances in pp collisions at sqrt(s)= 8 TeV with the ATLAS detector. CERN-PH-EP-2015-043.
  • Search for high-mass diphoton resonances in pp collisions at sqrt(s)= 8 TeV with the ATLAS detector. ATL-COM-PHYS-2014-870
  • Search for Extra Dimensions in the Diphoton Final State using 20.3 fb−1 of pp Collisions recorded by the ATLAS detector at the LHC. ATL-COM-PHYS-2013-740.
  • Search for Extra Dimensions in the Diphoton Channel using 4.9 fb−1 of Proton-Proton Collisions recorded at 7 TeV with the ATLAS Detector. ATLAS-CONF-2012-08 :
    https ://cds.cern.ch/record/1460399.

Conférences

  • F. Malek, Search for a high mass diphoton resonance using the ATLAS detector, 5th International Conference on New Frontiers in Physics (ICNFP2016), Crete-Kolymbari, 6-14 July 2016.European Physical Journal Web of Conferences.
  • F. Malek, Non-SUSY Beyond Standard Model Searches : Recent Results from ATLAS and CMS, 4th Symposium on Prospects in the Physics of Discrete Symmetries (DISCRETE2014), 2-6 December 2014, London, UK.JoP : Conference Series 631 (2015) 01204 ATL-PHYS-PROC-2015-005.

Thèses

  • Recherche de nouveaux phénomènes dans les événements diphoton avec le détecteur ATLAS, Quentin Buat, soutenue le 31 juillet 2013. TeL-00876625
  • Recherche de manifestation de dimensions supplémentaires dans le canal diphoton avec l'expérience ATLAS au LHC, Bao Tran Le, soutenue le 19 mars 2013. TeL-00805474