A colaboração ATLAS observou que o decaimento H → Z(ℓℓ)γ apresenta um limite superior 6,6 vezes a previsão do Modelo Padrão (MP), com nível de confiança de 95% para massa de 125 GeV durante a primeira tomada de dados do LHC. Considerando o mesmo processo e período a colaboração CMS relatou um limite superior observado de 7,4 vezes o previsto pelo MP. Baseados na segunda tomada de dados do LHC os resultados publicados em 2020 apresentaram um valor 3,6 vezes o previsto pelo MP, ainda fortalecendo a ideia de contribuição de nova física (BSM), como previsto no Modelo de Dois Dubletos de Higgs (2HDM). O excesso no canal H → Z(ℓℓ)γ pode ser explicado pelo decaimento exótico do Higgs do MP, h → Z(ℓℓ)a(γγ), onde o “a” é uma partícula candidata do tipo áxion (ALP), ou seja, uma ressonância estreita (pseudoescalar) do modelo 2HDM estudada no presente trabalho. As pesquisas desenvolvidas na busca por decaimentos h → Za → ℓℓγγ podem explorar uma região de acoplamentos do ALP em fótons, com possibilidade de deteção no Experimento ATLAS. Quando produzidos a distância máxima de 1,5 m a partir do vértice primário, a identificação dos fótons se torna mais precisa, mas existe uma região de baixa massa no decaimento do ALP, onde os dois fótons são emitidos além da região do calorímetro eletromagnético, sendo vistos como um jato. Dessa forma, precisamos definir novas estratégias utilizando a reconstrução dos jatos para estudar a possibilidade de separação dessas partículas pelo algoritmo de anelamento, pois ALPs leves podem aumentar a razão no canal H → Zγ quando identificados incorretamente devido às limitações do sistema de calorimetria.

A resistência aos fármacos tem gerado uma crescente preocupação de saúde pública mundial, com cerca de 700 mil pessoas a morrer a cada ano, em todo o mundo, devido a infeções causadas por agentes resistentes aos antimicrobianos, e a expectativa é que esse número aumente. De modo a minimizar a propagação da resistência antimicrobiana é fundamental monitorizar e compreender a evolução dessas mesmas resistências e os seus mecanismos, compreensão essa, que pode ser alcançada através da realização de estudos epidemiológicos, integrados na vigilância da resistência antimicrobiana, como é o caso dos programas Study for Monitoring Antimicrobial Resistance Trends (SMART), Antimicrobial Testing Leadership and Surveillance (ATLAS) e do SENTRY Antimicrobial Surveillance Program. A elaboração do presente relatório de estágio tem como objetivo a descrição dos diferentes estudos epidemiológicos internacionais com os quais o Centro Hospitalar do Baixo Vouga (CHBV) colabora, bem como, a descrição do processo laboratorial realizado com vista a esse mesmo fim. O laboratório de microbiologia do CHBV procede à identificação bacteriana e realização de testes de suscetibilidade antimicrobiana das amostras recebidas, seguida de uma seleção dos isolados que irão integrar cada um dos estudos epidemiológicos, criopreservação dos isolados selecionados e procedimentos de envio. Cada capítulo deste relatório de estágio é dirigido a um estudo epidemiológico distinto, nos quais pode encontrar-se uma breve descrição de cada estudo, os seus objetivos e as suas especificações, onde estão incluídos o material fornecido, a quantidade e tipo de isolados solicitados. Através da colaboração de diversos centros de recolha, estes programas auxiliam o desenvolvimento de novos medicamentos, fornecendo dados que permitem detetar o surgimento de novos fenótipos e mecanismos de resistência, prever tendências de resistência, monitorizar o impacto da introdução de novos agentes antimicrobianos na prática clínica, identificar surtos e estabelecer medidas de controlo de infeção e saúde pública. Como conclusão e a nível particular, foi possível ficar com uma visão geral da epidemiologia que afeta a região de Aveiro, a qual é partilhada no fim deste relatório de estágio.

O sistema atual de distribuição de alta tensão do calorímetro hadrónico central da experiência ATLAS do CERN, TileCal, foi fabricado no final dos anos 90. Este foi projectado para estar em funcionamento durante 10 anos, no entanto jáa se encontra em funcionamento há cerca de 20 anos. Atualmente, muitos dos componentes utilizados encontram-se obsoletos o que impossibilita a sua reparação e reutilização. Por outro lado, o sistema atual encontra-se no interior da caverna ATLAS, logo encontra-se exposto a altos níveis de radiação. Esta exposição contínua a altos níveis de radiação resultantes das colisões entre os feixes de partículas, que ocorrem no LHC (Large Hadron Collider), afeta todo o sistema. O facto de o sistema se encontrar na caverna suscita ainda outros problemas, tais como, a dificuldade de reparar ou mesmo substituir qualquer componente ou placa constituinte do sistema eletrónico, danificado pela radiação ou devido ao envelhecimento eletrónico. Para se efetuar a reparação ou a substituição de componentes ou placas é necessário que o LHC pare o seu funcionamento durante alguns meses, de modo a que os níveis de radiação diminuam o suficiente para permitir que um técnico possa entrar na caverna, porém esta pausa de meses só oferece um tempo muito limitado para executar esta tarefa. Para além destes problemas tem-se ainda como um dos objetivos o aumento da luminosidade do LHC, o que vai implicar um aumento do nível de radiação na caverna ATLAS. Outro dos objetivos, é a diminuição do intervalo de tempo entre as colisões de partículas, levando à necessidade de electrónica mais rápida. Todos estes problemas e novos objetivos fazem com que seja necessário atualizar e/ou modificar toda a electrónica do TileCal. De forma a superar estes problemas, foi proposta uma actualização: um novo sistema de distribuição de alta tensão (HVDS) será colocado fora da caverna onde se encontra o detetor, passando este a ser um sistema remoto que não é afetado pela radiação, maximizando assim a fiabilidade e a robustez do sistema. A eletrónica deste novo sistema será colocada numa sala sem radiação, localizada 100 metros acima da caverna ATLAS, o que permitirá o acesso permanente ao sistema de distribuição de altas tensões. Assim, deixa de ser necessária a existência de uma paragem do funcionamento do LHC para executar reparações no sistema. Outra vantagem inerente ao sistema remoto é deixar de haver uma limitação de tempo disponível para realizar as reparações e/ou substituições, diminuindo também o risco a que o técnico está sujeito quando as executa. Para este novo sistema é necessário produzir uma placa dedicada que forneça as alimentações primárias necessárias, alta e baixa tensão, dado que no sistema atual as fontes de alimentação primárias de baixa tensão encontram-se na caverna ATLAS e as de alta tensão embora se encontrem na sala sem radiação já referida são fontes lineares de elevado custo. O trabalho apresentado nesta dissertação insere-se na colaboração portuguesa no projeto ATLAS/CERN. Este consiste no desenvolvimento de uma placa de alimentação, designada por Power Supplies, capaz de fornecer tanto a alta tensão (HV), - 830 V a -950 V, como as baixas tensões ,±12 V e 3; 3 V, sendo imperativo que todas as tensões produzidas tenham baixo ruído. Para produzir estas tensões recorreu-se à utilização de quatro conversores DC/DC, sendo que dois dos conversores DC/DC são utilizados para produzir a alta tensão, -830 V a -950 V @ 10 mA, e os restantes dois para as baixas tensões, um para os 3:3 V @ 0:8 A, e o outro que é um conversor DC/DC duplo para os ±12 @ 2:5 A. Cada HVDS fornece a alimentação para 48 fotomultiplicadores (PMTs) do detetor. Devido à corrente necessária para alimentar todos os PMTs, é necessário recorrer ao uso de dois conversores DC/DC para produzir a alta tensão. Os valores da tensão de saída dos conversores DC/DC de alta tensão são controlados digitalmente, podendo fornecer dois valores diferentes, -830 V ou -950 V. Estes valores de tensão distintos permitem que cada PMT do detetor possa receber a tensão adequada para funcionar corretamente. Dado que não existe um único componente que seja igual a outro, cada PMT terá as suas características próprias e, portanto, a sua tensão de alimentação deve ser ajustada para se obter o melhor desempenho do detetor. Estes dois valores de tensão permitem a correta calibração de todos os PMTs efetuada pelo sistema de distribuição das altas tensões. A placa que fornecerá as alimentações ao HVDS, deverá ainda oferecer algumas funcionalidades extra, tais como: a possibilidade de uma monitorização em tempo real do consumo em tensão e corrente de cada conversor, a leitura da temperatura em dois pontos diferentes da placa, a capacidade de ligar/desligar digitalmente cada um conversores DC/DC individualmente e ligar/desligar manualmente todos os conversores DC/DC ao mesmo tempo, através de um interruptor. Este último serviáa como medida de segurança caso o método digital não funcione ou em caso de substituição ou manutenção do sistema sem necessidade de recorrer ao sistema de controlo digital do ATLAS. O controlo digital da placa Power Supplies será baseado num protocolo de comunicação SPI e num expansor série/paralelo. Os sinais de saída do referido expansor serão os sinais para ligar/desligar os conversores, os sinais de seleção de tensão de saída dos conversores de alta tensão e os sinais que permitem a leitura adequada e em tempo real dos consumos de tensão e de corrente e dos sensores de temperatura utilizados. Estas leituras são efetuadas recorrendo ao controlo digital de um multiplexador analógico e a um conversor analógico digital (ADC). Ainda no âmbito desta tese, à apresentada a interface gráfica de utilizador (GUI) desenvolvida na linguagem de programação Python. Esta foi utilizada para facilitar a comunicação entre a placa Power Supplies e o utilizador. A interface gráfica está dividida em três secções diferentes, de forma a ser mais intuitiva para o utilizador. A primeira secção é a secção responsável por ligar/desligar os conversores DC/DC, sendo que esta apresenta quatro caixas de seleção, uma para cada conversor, que quando selecionadas pelo utilizador, executam o código responsável por enviar a instrução ao expansor para enviar o sinal de ligar/desligar para os conversores DC/DC selecionados. Na segunda secção encontram-se representadas duas barras deslizantes, às quais se encontra associado um cursor que se pode deslocar entre duas posições distintas, associadas à selecção da tensão de saída de cada um dos conversores DC/DC de alta tensão. Associada à posição do cursor encontra-se também um texto informativo que permite que o utilizador verifique se a tensão seleccionada é a pretendida. A terceira e última secção é a da leitura dos consumos de tensão e de corrente assim como das duas temperaturas lidas por dois sensores de temperatura colocados em pontos distintos da carta. Esta leitura pode ser feita de duas formas diferentes, pode ser feita uma única medida através da seleção de botões dedicados que apenas permitem selecionar uma opção de cada vez, sendo o resultado da leitura apresentado em duas caixas. A primeira caixa com a leitura em contagens do ADC, que é o valor que o ADC fornece diretamente, e a segunda caixa com a leitura do valor correspondente ao que se está efetivamente a medir com a respetiva unidade física. A outra forma envolve um conjunto várias medições contínuas de uma das grandezas anteriormente referidas, sendo que o utilizador pode escolher o número de medições pretendidas e o intervalo de tempo entre cada medida. Os valores lidos/medidos através deste método são apresentados em gráficos diferentes em função do tempo atualizados em tempo real, sendo possível guardar estes dados num ficheiro do tipo csv. O trabalho desta dissertação consistiu no desenvolvimento de uma placa que irá fornecer as alimentações primárias necessárias para o novo sistema de distribuição de alta tensão, e no desenvolvimento da interface gráfica de utilizador dedicada para esta placa que permitirá o seu teste funcional e que será mais tarde migrada para o teste de controlo digital do ATLAS.

As soon as the LHC at CERN start its operation by the end of 2009, the four main experimentswill be ready for data-taking. With a center ofmass energy of 14 TeV,ATLAS, one of the multi purpose LHC detectors will be able to detect a lot of new particles and interactions. To evaluate the potential discovery of new physics, the production cross sections of such interactions should be known with high precision, requiring an accurate determination of the luminosity. To achieve this goal, ATLAS includes three detector systems in the forward region. In this thesis one of the ATLAS forward detectors, ALFA, whichwill be only one capable of providing an absolute luminositymeasurement, will be described. To reach high precision in the luminosity determination, stringent conditions on the performance of the ALFA detector are imposed. The ALFA detector is still in the construction phase. Last year a full detector prototype was tested in a proton test beamat CERN to evaluate its performance and ensure it accomplishes the design characteristics. In this thesis, the results obtained fromthementioned testwill be presented and discussed.

ATLAS é um dos quatro detectores principais de partículas instalados no acelarador LHC. Foi projetado e construído para estudar colisões protão-protão e colisões entre iões pesados. É um detector de partículas que tem como objectivo geral a procura de novas partículas relacionadas com o mecanismo de quebra espontânea de simetria e investigar teorias para além do Modelo Padrão. Uma peça essencial para as medidas do programa de física de ATLAS é a determinação precisa da luminosidade integrada, ∫ Ldt, onde L é a luminosidade instantânea. O trabalho apresentado nesta tese foi realizado no âmbito do Grupo Português de ATLAS e dentro da colaboração com o Grupo de Trabalho de ALFA. Esta tese descreve o trabalho realizado para projetar, construir e testar um sistema de oito detectores para medir a dispersão elástica de protões a ângulos muito pequenos (3:5 µrad), atingindo a região de interferência coulombiana e, desta forma, permitir a medição da luminosidade absoluta utilizando a secção eficaz eletromagnética. Com este sistema de detectores, chamado ALFA, a sigla para Luminosity Absolute For ATLAS, esperamos alcançar uma precisão na medição de luminosidade de cerca de 97%. O ALFA é um detector de traços de fibra ópticas cintilantes que detecta partículas que atravessam o detector e induzem o processo de cintilação. As fibras ópticas, necessárias para a construção do detector, foram polidas e aluminizadas numa das faces laterais para melhorar o rendimento de colecção de luz de cintilação. Durante esta fase eu contribuí para o controle de qualidade (CQ) das fibras cintilantes classificando-as em termos de rendimento de colecção de luz para disponibilizar essa informação durante a colagem das fibras no detector. Após o CQ e a separação das fibras ópticas foi obtido um RMS < 5%. Depois da construção, os detectores ALFA foram sujeitos a testes com feixes de partículas de altas energias. Foi usado um detector de silício, chamado EUDET, para determinar a resolução espacial dos detectores ALFA. Nos testes com feixe a minha contribuição em 2009 foi na análise dos dados e em 2010 a realização do teste e a análise de dados. Na análise de 2009, reconstruí traços no telescópio EUDET que foram usados em estudos posteriores pela colaboração ALFA, estudei o desempenho do telescópio EUDET e testei o seu alinhamento interno. Foi obtida uma resolução espacial de 3 - 4 µm para o telescópio EUDET na posição do ALFA e aproximadamente um traço por evento, condições optimas para o estudo do desempenho do detector ALFA. Em 2010 a minha contribuição para análise foi focada no desempenho do detector ALFA, nomeadamente no estudo da eficiência de cada camada, na multiplicidade de hits por camada, no varrimento de parâmetros do MAPMT, no estudo da contribuição do ruído para o sinal em cada camada e na resolução espacial. Foi encontrada uma eficiência de 93%, uma multiplicidade perto de um (1) e um ruído na ordem de 0.3%. Foi obtida uma resolução espacial de ~23 µm utilizando o método stand-alone, que é melhor que a resolução mínima requerida (30 µm).

The LHC at CERN will provide collisions of proton beams with a pioneer energy of 14TeV and an unprecedented luminosity of 1034cm−2s−1, extending the frontiers of Particle Physics. ATLAS is a general-purpose detector, designed to cover the widest range of physics possible by analyzing the myriad of particles produced by the LHC. Collision data from the LHC will be delivered to ATLAS at an unsustainable rate of 40MHz. Working in three steps, the ATLAS trigger system will effectively reject uninteresting events, still maintaining an excellent and unbiased efficiency for rare signals, in order to reduce the input rate to a manageable 200Hz.Hadronic jets will be among the most commonly produced objects at the LHC. They will represent, at the same time, signatures for many physics processes and background for nearly every physics analysis. Thus, the performance of the trigger system depends heavily on its ability to reconstruct jets. Moreover, precise jet reconstruction cannot be achieved without energy calibration, which is why the energy of trigger jet is calibrated at Level-2.The work presented in this thesis was developed in two steps. First, the performance of the ATLAS jet trigger system was evaluated using data from cosmic muon runs. This was done by comparing the properties of the jets reconstructed by the trigger and reconstructed offline. The analysis was simple but, nonetheless, powerful, since it allowed the identification of noisy cells and calibration problems. For the second study, a in-situ calibration method was applied to MonteCarlo simulated jets to evaluate if the method can be used with real collision data to validate and tune the calibration applied to Level-2 trigger jets. The method, named “intercalibration in η”, proved capable of improving theLevel-2 jet energy scale up to an uncertainty of 1% for jets with transverse momenta above 1TeV. Furthermore, the analysis strongly suggests that the method can be used with real data for the same purposes.

Nos últimos anos tem-se verificado um aumento das necessidades da utilização de sistemas de vigilância, particularmente na área de Unmanned Aircraft Systems (UAS). Em cenário de missão, a tomada de decisão deve ser rápida e eficaz. A complexidade destes sistemas e a diversidade dos equipamentos utilizados, representa um desafio particular para este processo de decisão. Para responder a estes desafios, a Tekever decidiu desenvolver uma plataforma Web, denominada por ATLAS, que consiste num sistema centralizado de informação que auxilia a área operacional e na gestão das missões. A primeira versão do ATLAS, consistiu num Minimum Viable Product (MVP), que era apenas responsável pelo streaming da missão. Este documento apresenta o projeto que permitiu transformar o ATLAS, passando de MVP para um produto comercial. A nova versão funciona não só como uma aplicação de streaming mais eficiente do que o MVP, mas também como uma plataforma de reprodução, controlo, gestão e planeamento de missões, de gestão de utilizadores com permissões personalizadas. Com estes avanços, o ATLAS fica habilitado a agilizar as missões de vigilância, apresentando a Tekever, atualmente, uma solução completa e distinta dos competidores de mercado, composta pela plataforma ATLAS e pela solução, já existente, disponibilizada pela Ground Control Station (GCS)

In this thesis, the search for the Standard Model (SM) Higgs boson produced in association with a top-quark pair, ttH, was performed. A dedicated study of the dileptonic topology, together with a Higgs boson decaying into a pair of b quarks, is presented, using 20.3 fb−1 of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of √s=8 TeV collected with the ATLAS detector. Being mostly dominated by tt+jets production, the events were categorised according to their jet and b-tagged jet multiplicities, which suppresses the SM backgrounds without loss of events, while maintaining the highest possible signal sensitiv- ity. In order to search for the signal, a combined statistical fit to signal-rich and signal-depleted regions was performed. An improved background prediction was achieved by combining information from differently populated regions. Signal-depleted regions were used either as background control regions, allowing to match the simulation prediction to that of data, or as sources of background information to constrain the statistical fit. A neural network was used to discriminate between signal and background events in the signal-rich regions. No significant excess of events above the background expectation was found and an observed (expected) 95% confidence level upper limit was set at 7.8 (4.5) times the Standard Model cross-section. The ratio of the measured signal strength to the Standard Model expectation was found to be μ=3.7±2.2 assuming a Standard Model Higgs boson with a mass of 125 GeV.The sensitivity of several observables to the CP nature of the top quark couplings in neutral and charged currents was also investigated in a phenomenological approach. The top quark Yukawa coupling to the Higgs boson as well as the top quark electroweak coupling to the W boson were studied, considering different beyond the standard model (BSM) scenarios, while new observables were proposed to gauge their nature. The top quark-Higgs boson coupling is probed using dileptonic ttH/A events with either a scalar SM Higgs Boson, H, or a pure pseudoscalar CP-violating Higgs boson, A, considering also mixed states. Angular distributions of the decay products, as well as CP angular asymmetries, are explored in order to separate the scalar from the pseudo-scalar components of the Higgs boson and reduce the contribution from the dominant irreduciblebackground tt+bb jets. Significant differences between angular distributions and between asymmetries of the ttH, ttA and tt+bb jets processes are observed. The nature of the top quark electroweak coupling to the W boson is also probed, using top quark (antiquark) polarisations in single top quark (antiquark) production processes, where possible deviations from the SM are considered in terms of anomalous Wtb couplings. Three orthogonal axes to investigate the top quark polarisation in the t-channel single top process were proposed and the expressions for the polarisation in these axes in terms of anomalous Wtb couplings were calculated. It was found that the polarisations in the two axes orthogonal to the spectator quark axis are very sensitive to an anomalous coupling involving a b_{L}σ^{μν}t_{R} dipole term. In particular, an asymmetry based on the polarisation normal to the production plane is more sensitive to the imaginary part of this coupling than previously studied observables.In addition, the energy and noise response of the ATLAS hadronic calorimeter (TileCal) was investigated, including inter-correlations among cells of the calorimeter and with special attention to the effect of simultaneous multiple collisions (pile-up) during the first LHC run. A full survey of the TileCal cells was performed as a function of the pseudorapidity, bunch position in a train and number of interactions per bunch crossing. Several periods of data collected by the ATLAS experiment without any selective trigger at a center-of-mass energy of 7 TeV was analysed and compared to Monte Carlo simulation reweighted to the pile-up conditions of the data. The closely monitored response of the Tile- Cal cells in different conditions contributed to a proper characterisation of the TileCal performance.

Nesta tese, a sensibilidade do detector ATLAS para a medida da fração de decaimento do quark top t → sW é apresentada. Os dados analisados foram recolhidos pelo detetor ATLAS durante os primeiros dois anos da Run II (2015-2016), em colisões de protão-protão no Grande Colisionador de Hadrões (LHC), com uma energia de centro de massa de s = √13 TeV, correspondendo a uma luminosidade integrada de 36.2 fb−1 , escalada para 150 fb−1 . Como sinal eventos de decaimento de pares de quarks top são usados, onde um dos quarks decai pelo canal t → sW e o outro pelo decaimento principal do quark top, t → bW . Nos eventos escolhidos, ambos os bosões W decaem leptonicamente, com um a decair para um electrão e o outro para um muão, de cargas opostas. A fração de decaimento medida é BR(t → sW ) = 0.00162 ± 0.00006 (stat) ±0.00006 (sist). Foi também medida a fração de decaimento de t → bW , tendo sido obtido BR(t → bW ) = 0.9983 ± 0.0007 (stat) ± 0.0012 (sist). Este resultado foi obtido com uma significância do sinal de 6.0 ± 0.9 (apenas incerteza estatística). Isto leva a conclusão que uma medida pode ser possível com os dados da Run II completa. . . . .

Esta tese de mestrado documenta dois trabalhos realizados para o Hardware Tracking for the Trigger (HTT), um sistema proposto para a Fase-II da Upgrade da experiência ATLAS, no Large Hadron Collider (LHC). O projeto principal é um estudo sobre o desempenho de um novo método para reconstruir traços de partículas carregadas, usando a transformada de Hough para encontrar "roads" e um ajuste linear baseado numa geometria idealizada do detetor. Devido ao elevado número e frequência de choques protão-protão esperados na fase de Alta Luminosidade do LHC, o trigger de ATLAS tem que decidir muito rapidamente se um evento é gravado ou não. Para isso, vai precisar de reconstruir traços a uma frequência de 1 MHz. Isto é uma tarefa com um enorme grau de dificuldade, que tem que ser executada o mais rapidamente, com melhor eficiência e qualidade, e menor custo e complexidade possíveis. Encontrar a melhor solução não é fácil, pelo que várias alternativas foram propostas.Recentemente, uma solução baseada em CPUs e software comerciais foi escolhida para realizar esta tarefa. Contudo, existe a possibilidade de usar aceleradores de hardware para ajudar o trigger a reconstruir os traços. O método apresentado nesta tese pode ser implementado em FPGAs para rapidamente encontrar "roads" e dar uma estimativa do $\phi_0$ e $q/p_T$ dos traços ao trigger.Os resultados obtidos mostram resoluções dos parâmetros e eficiência em encontrar os traços similares aos mais recentes do HTT. Os aspetos quem ficam aquém dos resultados de base são o desempenho em traços com momento transverso entre 1 e 2 GeV, e o número de traços falsos (cerca de 36 vezes mais que os reconstruídos por métodos offline) obtidos em amostras de $t\bar{t}$ mais 200 eventos acumulados.