Mesure de la section efficace de production de paires de quarks top dans l'état final di-électron avec les données collectées par l'expérience D0 au Run IIa

Measurement of the top quark pair production cross-section in the dielectron final state in the D0 experiment with Run IIa data

• Auteur / Autrice : Bertrand Martin Dit Latour
• Direction : Gérard Sajot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique subatomique et astroparticules
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique nucléaire

Résumé

Le quark top a été découvert en 1995 par les collaborations CDF et D0 dans les collisions proton-antiproton du Tevatron. Aujourd'hui, la quantité de données collectées par chaque expérience est devenue suffisante pour étudier avec precision ce quark très massif. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production de paires de quarks top par interaction forte, dans un état final contenant deux électrons, deux jets de particules et de l'énergie transverse manquante. Elle utilise un échantillon de données de 1 fb-1 enregistré par l'expérience D0 entre 2002 et 2006. La reconstruction et l'identification des électrons et des jets sont primordiales pour cette analyse, et ont été étudiées dans une topologie où un boson Z est produit en association avec un ou plusieurs jets. Le processus Z+jets constitue en effet le bruit de fond physique dominant pour la production top-antitop dans l'état final diélectron. Le principal enjeu de la mesure de section efficace est la vérification des prédictions du Modèle Standard. Dans ce manuscrit, ce résultat est également interprété pour extraire de façon indirecte la masse du quark top. Par ailleurs, la mesure de la section efficace est sensible à une éventuelle manifestation de nouvelle physique telle que l'existence d'un boson de Higgs chargé. La sélection établie pour mesurer la section efficace de production top-antitop a été mise à profit pour rechercher un boson H+ plus léger que le quark top, ce dernier pouvant ainsi se désintégrer en un boson W+ ou H+ et un quark b. Dans le modèle étudié, le boson H+ se désintègre exclusivement en un lepton tau et un neutrino.

The top quark has been discovered in 1995 by CDF and D0 collaborations in proton-antiproton collisions at the Tevatron. The amount of data recorded by both experiments makes it possible to accurately measure the properties of this very massive quark. This thesis is devoted to the measurement of the top pair production cross-section via the strong interaction, in a final state composed of two electrons, two particle jets and missing transverse energy. It is based on a 1 fb-1 data set collected by the D0 experiment between 2002 and 2006. The reconstruction and identification of electrons and jets is of major importance in this analysis, and have been studied in events where a Z boson is produced together with one or more jets. The Z+jets process is indeed the dominant physics background to top pair production in the dielectron final state. The primary goal of this cross-section measurement is to verify Standard Model predictions. In this document, this result is also interpreted to indirectly extract the top quark mass. Moreover, the cross-section measurement is sensitive to new physics such as the existence of a charged Higgs boson. The selection established for the cross-section analysis has been used to search for a H+ boson lighter than the top quark, where the latter can decay into a W+ or H+ boson and a b quark. The model that has been studied makes the assumption that the H+ boson can only decay into a tau lepton and a neutrino.