Search for new phenomena in jets plus missing transverse energy final states at the LHC

Aquesta tesis presenta resultats sobre la recerca de nova física, usant 20.3 fb-1 de col·lisions protó-protó a una energia al centre de masses de √s = 8 TeV, enregistrades per l'experiment ATLAS a l'LHC. Per realitzar l'anàlisis, events de monojet han estat seleccionats, caracteritzats per la presència d'un jet molt energètic, alta energia transversa faltant (ET miss), un màxim de tres jets i cap leptó reconstruït. Per a tenir sensitivitat als diferents models de nova física estudiats, sis regions de senyal han estat definides, basades en diferents llindars de pT i ET miss, entre 280 GeV i 600 GeV. Els processos del Model Estàndard (SM) que superen les condicions de les regions de senyal estan dominats per l'irreduïble Z(νν)+jets, que representa més del 50% del background total. El segon procés de background més important és el W(τν)+jets, que entra a les regions de senyal quan el leptó τ decau hadrònicament. Les contribucions de W(ℓν)+jets i Z(ℓℓ)+jets també són importants, quan els leptons no són reconstruïts o són confosos per jets. Altres backgrounds minoritaris com els processos en què hi ha tops involucrats, o processos de dibosons, representen fins a un 6%, i són estimats directament per les simulacions de MC. Les contribucions de multijet i de non-collision background són negligibles en la majoria de les regions de senyal, i han estat estimades a partir de les dades. L'ús de regions de control permet extreure les normalitzacions dels diferents processos de W/Z+jets, així com també reduir de forma significativa la incertesa sistemàtica total, d'entre un 20% a un 30%, a valors entre un 3% i un 10%, per les diferents regions de senyal. Les estimacions dels processos del Model Estàndard concorden amb les dades. Els resultats s'han interpretat en termes de cotes superiors a la secció eficaç visible a un nivell de confiança (CL) del 95% independentment del model. Valors entre 96 fb i 5.2 fb han estat exclosos. Limits d'exclusió a un CL del 95% han estat calculats per models que involucren la producció de parelles d'squarks de tercera generació en escenaris comprimits. En particular, masses d'stops i sbottoms per sota de 260 GeV han estat excloses. També s'han calculat limits en la producció directa de parelles d'squarks de primera i segona generació, així com també de gluinos. Masses per squarks i gluinos per sota de 440 GeV i 600 GeV, respectivament, han estat excloses per escenaris comprimits. Els resultats d'aquest anàlisis també s'han interpretat en termes de models que involucren la producció directa de candidats a matèria fosca (DM). En particular, s'ha estudiat la producció directa de Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), gravitinos lleugers en escenaris supersimètrics mediats per interaccions de gauge, o producció directa d'electroweakinos. Finalment, els resultats s'han interpretat en termes del model ADD de dimensions extra.This thesis presents results on the search for new phenomena using 20.3 fb-1 of proton-proton collision data at √s = 8 TeV, recorded with the ATLAS experiment at the LHC. Events with a very energetic jet, large missing transverse energy, a maximum of three reconstructed jets, and no reconstructed leptons are selected, leading to a monojet-like final state. Six signal regions with thresholds on the leading jet pT and ET miss ranging between 280 GeV and 600 GeV have been defined, in order to have sensitivity to a number of models. The Standard Model processes entering in the signal regions are dominated by the irreducible Z(νν)+jets, that accounts for more than 50% of the total background. The second most important background is the W(τν)+jets, which passes the signal region selection requirements when the τ-leptons decay hadronically. Contributions from W(ℓν)+jets and Z(ℓℓ)+jets processes are also important, when the leptons are not reconstructed or are misreconstructed as jets. Other minor backgrounds like the top and diboson contributions add up to about 6% and are estimated directly from MC simulations. The multijet and non-collision background contributions, negligible in most of the signal regions, are estimated with dedicated data-driven methods. The use of control regions, allows to extract the normalizations of the different W/Z+jets processes, and to significantly reduce the total systematic uncertainty, from 20% to 30%, to values between 3% and 10%, for the different signal regions. Good agreement is found between the data and the Standard Model background estimations. The results are interpreted in terms of model independent 95% confidence level (CL) upper limits on the visible cross section. Values in the range between 96 fb and 5.2 fb are excluded. Exclusion limits at 95% CL are set, for models involving the direct pair production of third generation squarks in very compressed scenarios. In particular, stop and sbottom masses below 260 GeV are excluded. Limits on the direct production of first and second generation squarks, or the direct production of gluinos, are also computed. Masses for squarks and gluinos below 440 GeV and 600 GeV are excluded for compressed scenarios, respectively. These limits extend the previous results from other dedicated searches. The results of this analysis are also interpreted in terms of models in which Dark Matter (DM) candidates are directly produced. Models involving Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), light gravitinos in Gauge Mediated Supersymmetric (GMSB) scenarios, or the direct production of electroweakinos, are studied. Finally, the monojet results are interpreted in terms of the ADD model of large extra dimension