CE31 - Physique subatomique et astrophysique

Recherche de la matière noire avec des particules au long temps de vie au LHC – DMwithLLPatLHC

Résumé de soumission

Plusieurs modèles de matière noire prédisent des particules au long temps de vie, dont deux catégories récentes au cœur du projet : les particules type axion (ALPs) et les hadrons sombres. Comme ces modèles n’ont pas encore été recherchés de façon extensive auprès des collisionneurs, il y a une réelle opportunité d’accéder à de nouvelles régions de l’espace des paramètres. Pour les ALPs, le projet se concentrera sur leurs désintégrations en une paire de photons, soit de façon prompte ou encore à l’intérieur des calorimètres. Pour les hadrons sombres, les caractéristiques particulières de leurs jets seront exploitées: nombre différent de traces, sous-structure des jets, développement tardif à l’intérieur des calorimètres qui pourrait venir du long temps de vie de certains hadrons du secteur sombre, etc. Ces recherches seront développées dans ATLAS et les liens entre la phénoménologie et les paramètres théoriques seront éclaircis.

Ces recherches utilisent des photons et des jets qui tous deux forment des gerbes de particules à travers des processus stochastiques, bien que dus à des interactions différentes. Des techniques avancées de réseaux de neurones seront développées, avec l’information des constituants des gerbes afin d’améliorer les performances; pour améliorer l’entraînement, les incertitudes des variables d’entrée seront considérées. En construisant des outils utilisant des informations de bas niveau (constituants des photons et des jets) au lieu d’information de haut niveau (directement des photons et des jets), le projet a pour objectif d’améliorer de façon significative la précision de la mesure de l’énergie, de la direction et de la masse par rapport aux techniques actuellement employées. Pour la même raison, de tels outils devraient permettre une meilleure identification des photons et jets de signal et améliorer la discrimination par rapport au bruit de fond.

Un dernier objectif est de rendre possible la réinterprétation des résultats des recherches mentionnées ci-haut en termes de différents modèles. La mise en place d’une collaboration (à travers une Short-Term Association avec ATLAS) entre les théoriciens et les expérimentateurs depuis le début de la conception des analyses permettra une interprétation la plus générale possible des résultats. Cela inclut un choix optimal des signaux types, mais aussi la collecte des informations nécessaires pour réinterpréter les résultats. À cette fin, nous développerons une structure logicielle appropriée dans les premiers temps du projet, structure qui sera testée par la réinterprétation d’analyses d’ATLAS existantes portant sur la recherche de particules aux long temps de vie.

Coordination du projet

Marie-Hélène GENEST (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LPSC Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
LPNHE Laboratoire physique nucléaire et hautes énergies
LPTHE Laboratoire de physique théorique et hautes énergies

Aide de l'ANR 568 476 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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