Projet ANR-07-BLAN-0244 – SUSY-HIGGS : Super Symmetry and Higgs boson Search by an improved particle and energy flow reconstruction within the CMS detector at the LHC
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 220000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte scientifique : -  -  Le programme de physique du collisionneur LHC au CERN débutera en 2008 avec les premières collisions proton-proton à 14 TeV. L'expérience CMS devrait pouvoir accumuler une luminosité intégrée de 1 fb-1 dès 2008, pour atteindre plus de 10 fb-1 en 2010. -  -  De telles luminosités mettent à notre portée des découvertes fondamentales, tout particulièrement celles du boson de Higgs et de la supersymétrie (SUSY). -  -  La supersymétrie se manifesterait au LHC par une énergie transverse manquante importante, en combinaison avec plusieurs leptons et des jets énergiques. -  -  Pour le boson de Higgs du modèle standard, les canaux à deux (ou quatre) leptons chargés isolés offrent la meilleure sensibilité sur une part importante de la plage de masse autorisée.  -  -  Dans le cas d'un Higgs supersymétrique, les modes de production associée telle que bbA/H avec A/H en tau-tau ou bb sont parmi les plus prometteurs. -  -  Description du projet et méthodologie : -  -  L'objectif du projet SUSY-Higgs est de mettre en commun l'expertise de trois équipes françaises pour développer de nouveaux outils de reconstruction de portée très générale. Nous nous focalisons particulièrement sur la reconstruction des leptons tau, mais la méthode  améliorera la mesure de tous les objets physiques de base : leptons, photons, énergie transverse manquante et jets. -  -  Les équipes impliquées dans ce projet ont fortement contribué au développement et à la construction du calorimètre électromagnétique et du trajectographe de CMS, qui seront sans doute au premier plan des découvertes au LHC. Ces groupes sont reconnus pour leur expertise de la reconstruction des électrons et des taus, ainsi que de l'identification des jets de quarks b. -  -  La méthode de reconstruction du flux de particules proposée ici consiste à utiliser de manière optimale le trajectographe et le calorimètre électromagnétique, les deux détecteurs les plus précis de CMS, afin de reconstruire et identifier les particules. Ceci permet de palier à la relativement mauvaise résolution du calorimètre hadronique. -  -  Ainsi, tandis que la méthode de reconstruction traditionnelle des hadrons, jets et flux d'énergie transverse reconstruit ces quantités à partir du calorimètre hadronique, la reconstruction du flux de particules utilise le trajectographe, dont la résolution en angle et en énergie est bien supérieure, afin de combiner les informations de tous les détecteurs. -  -  Des études préliminaires ont d'ores et déjà démontré que la résolution de la reconstruction en énergie d'un tau hadronique pouvait être améliorée d'un facteur 4, et que la résolution en masse d'un boson de Higgs se désintégrant en paires de quarks b pouvait être améliorée de 20 pour-cent. -  -  Résultats attendus : -  -  Le programme scientifique du projet SUSY-HIGGS est ciblé sur la recherche de la Supersymétrie et sur la mise en évidence du boson de Higgs. La reconstruction du flux de particules permettra d'améliorer le rapport signal sur bruit de la plupart des canaux du Higgs : d'abord en améliorant la résolution sur la masse invariante des résonances, comme par exemple A/H en tau-tau; ensuite en réduisant le bruit de fond dû aux fausses identifications, par exemple des leptons tau.  -  La reconstruction du flux de particules permettrait en outre d'obtenir une mesure plus robuste de l'énergie transverse manquante, particulièrement importante pour la mise en évidence de la supersymétrie. Cette amélioration et la meilleure reconstruction des leptons tau permettront sa découverte convaincante dans les premières années du LHC. -  -  Au delà des deux thèmes d'analyse cités ici, la technique du flux de particules sera évidemment très bénéfique pour toute la collaboration CMS. -  -  Contexte International :                               -  La communauté française de physique des particules participe à l'expérience CMS depuis ses origines, il y 15 ans. L'IN2P3 représenté par ses trois laboratoires (IPHC