Mesure du couplage de Yukawa du quark top auprès du futur collisionneur linéaire : Caractérisation du premier prototype megapixel de capteurs CMOS pour la détection des particules chargées

par Arnaud Gay

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Marc Winter et de Daniel Husson.

Soutenue en 2004

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Le boson de Higgs, s'il existe, sera vraisemblablement mis en évidence dans la décade à venir. Il sera ensuite capital de mesurer ses caractéristiques avec précision, en particulier ses couplages avec les fermions (appelés couplages de Yukawa), afin d'investiguer le mécanisme de brisure de symétrie électrofaible et de génération des masses des particules. Dans le Modèle Standard, ce couplage est proportionnel à la masse du fermion. Le quark top étant le fermion le plus lourd, son couplage de Yukawa est le plus intense et donc - en principe - le plus accessible. Au futur Collisionneur Linéaire (CL), le processuspermettra une mesure directe du couplage de Yukawa du quark top. L'évaluation de la précision sur la mesure de ce couplage a constitué la première partie du travail présenté ici. L'analyse a été réalisée pour quatre états finals et pour un boson de Higgs de masse comprise entre 120 et 200 GeV/c2, domaine très fortement favorisé par les données expérimentales actuelles. La résolution obtenue varie de 6 à 15% selon la masse considérée. Le programme de physique du CL requiert un détecteur de vertex de nouvelle génération. Il devra être constitué de plusieurs couches de pixels très granulaires, minces et placées au plus près du point d'interaction. Il devra également être suffisamment radio-résistant et rapide pour s'accommoder de conditions expérimentales relativement difficiles. Depuis 1999, la technologie des capteurs CMOS est développée au sein d'une collaboration des laboratoires IReS et LEPSI de Strasbourg. Les premiers capteurs de taille réticulaire (106 pixels, 2*2 cm2) ont été fabriqués en 2002; leur caractérisation a constitué le second volet du travail présenté ici. Les tests effectués au CERN-SPS ont démontré des performances de trajectographie excellentes, qui répondent aux exigences du cahier des charges du CL.

  • Titre traduit

    Measurement of the top quark Yukawa coupling at the future linear collider : Characterization of the fist megapixel CMOS sensor prototype for the detection of charged particles


  • Résumé

    The Higgs boson, if it exists, should show up during the next decade. Next, precise measurements of its characteristics, in particular its couplings to fermions (the Yukawa couplings), will be of prime importance to investigate the electroweak symmetry breaking and the generation of particles masses. Within the Standard Model, this coupling is proportional to the fermion mass. The top quark being the heaviest fermion, its Yukawa coupling is the most intense and thus - in principle - the most accessible. At the future Linear Collider (LC), the process will allow a direct measurement of the top Yukawa coupling. The first part of the work presented here deals with the estimate of the precision on the measurement of this coupling. Four different final states were studied for Higgs boson masses within the range 120-200 GeV/c2, which is strongly favoured by existing experimental data. The resolution found lies in the range 6-15% depending on the mass. The research program of the LC calls for a new generation vertex detector. It will consist of several layers of highly granular and thin pixels, located very close to the interaction region. Moreover, its radiation hardness and readout speed will have to be adapted to rather severe experimental conditions. Since 1999, CMOS sensors are developed within a IReS-LEPSI (Strasbourg) collaboration. The first reticle sized sensors (106 pixels, 2*2 cm2) were fabricated in 2002; their characterisation, based on tests performed at the CERN-SPS, was the objective of the second part of the work presented here. The study demonstrates that excellent tracking performances are achievable, well within the LC specifications.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.160-164

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2004;4525
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