From electron reconstruction and identification to the search for supersymmetry at the atlas experiment

La supersymétrie est une des théories privilégiées pour expliquer la physique au-delà du Modèle Standard. Le LHC, qui fonctionne à des énergies de centre de masse les plus élevées jusqu’à ce jour, procure une opportunité inégalée de vérifier si cette théorie existe. Le traitement des électrons de signal occupe une place importante dans la recherche de supersymétrie qui inclut des leptons (électrons et muons) dans les états finaux du détecteur ATLAS. En raison des nombreuses sources de di-leptons de charge opposée dans le Modèle Standard et de leur contribution significative dans la recherche de bruit de fond, l’identification de la charge des électrons revêt une très grande importance pour les processus qui impliquent des états finaux consistant en des paires de leptons de même signe. Une estimation du taux d’erreur d’identification de la charge des électrons est présentée au moyen d’une fonction de vraisemblance, une méthode qui a déjà depuis été utilisée avec succès par la communauté d’ATLAS afin d’estimer le bruit de fond dû à une erreur d’identification de charge des électrons. En revanche, les processus qui impliquent la production de paires de gluinos lourds sont fortement motivés par le problème de naturalité ainsi que par le fait que leurs sections efficaces de production sont élevées. Une recherche de paires de gluinos utilisant des données récoltées durant la période 2015-2016 à √s = 13 TeV et correspondant à une luminosité de 36.1 fb⁻¹ est présentée. Les particules à l'état final one une grande impulsion transverse et plusieurs jets sont présents, dont au moins trois doivent être des jets-b. Le canal leptonique, qui nécessite en plus au moins un lepton (un électron ou un muon), est discuté en détail, y compris le schéma de suppression de chevauchement entre jet et muon en fonction du p_T du muon ainsi que l'optimisation des régions de signal. Aucune découverte n'est revendiquée. Des limites indépendantes du modèle sont extraites sur la section efficace visible pour les nouveaux processus physiques, et des limites dépendantes du modèle sont extraites en fonction des masses du gluino et du neutralino. Les masses de gluinos inférieures à 1.97 TeV pour les masses de neutralinos inférieures à environ 300 GeV sont exclues avec un niveau de confiance de 95%, montrant une amélioration marquée par rapport à la même analyse en utilisant uniquement l'ensemble de données de 2015. Les désintégrations de quarks top boostés, dans laquelle les particules filles des quarks top se trouvent près les uns des autres, vont se produire plus fréquemment dans Run 2 car l’énergie du centre-de-masse du LHC a subi une mise à niveau à 13 TeV à partir du début de 2015. Dans les recherches qui impliquent des particules supersymétriques se désintégrant en quarks top, ces désintégrations conduisent à une augmentation considérable de l'acceptation du signal lorsque des électrons se chevauchant avec des jets sont acceptés. Une discussion de la méthode et de la mesure initiale des efficacités d'identification pour les électrons se chevauchant avec des jets est présentée, représentant la première tentative de telles mesures pour les électrons produits à l'intérieur des quarks top boostés. Supersymmetry is currently the leading candidate for physics beyond the Standard Model. The LHC, operating as the highest centre-of-mass energy collider to date, has been providing physicists with ample opportunities for verifying if supersymmetry exists. The treatment of signal electrons represents a significant part in searches for supersymmetry that involve leptons (electrons and muons) in the final state at ATLAS. In processes that can yield a final state that consists of a pair of same-sign leptons, correct electron charge measurement is extremely important, because of the potentially large contribution to the background due to (overwhelmingly) large Standard Model sources of opposite-sign dileptons. An estimation of the rate of electron charge mis-identification by a likelihood function is presented; the method has been applied to correct simulation predictions for mis-identification rates by the ATLAS collaboration. On the other hand, processes that target gluino pair-production are highly motivated by the naturalness problem and their high cross-section at the LHC. A search on the data collected in the 2015-2016 period, at √s = 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb⁻¹, is presented. The final state consists of large missing transverse momentum and multiple jets, of which at least three must be b-jets. The leptonic channel, which requires in addition at least one lepton (an electron or a muon), is discussed in detail, including the boosted p_T-dependent muon-jet overlap-removal scheme used in the analysis as well as the optimization of the signal regions. No discovery is claimed. Model-independent limits are set on the visible cross-section for new physics processes, and model-dependent limits are set for gluino and neutralino masses. Gluino masses of less than 1.97 TeV for neutralino masses below approximately 300 GeV are excluded at the 95% CL, showing an improvement over the same analysis using the 2015 dataset alone. Boosted top quark decays, in which the daughter particles of the top quarks are found close to each other, were expected to occur more frequently as the centre-of-mass of the LHC underwent an upgrade to 13 TeV starting early 2015. In supersymmetry searches that involve supersymmetric particles decaying into the Standard Model top quarks, such decays lead to a considerable increase in signal acceptance as electrons overlapping with jets are selected. A discussion of the method and the initial measurement of the identification efficiencies for electrons overlapping with jets is presented, representing the first attempt at such measurements for electrons produced inside boosted top quarks.

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