Study of the Higgs boson discovery potential, produced by the vector boson fusion with the ATLAS detector and commissioning of calorimetric transverse missing energy

par Dimitris Varouchas

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de David Rousseau.

  • Titre traduit

    = Potentiel de découverte par le détecteur ATLAS du boson de Higgs produit par fusion de bosons vecteurs et mise au point de la mesure de l'énergie transverse manquante calorimétrique


  • Résumé

    Le but de cette thèse est d'évaluer le potentiel de découverte par le détecteur ATLAS au LHC du boson de Higgs du MS. Le mode de production étudié est défini par la fusion de bosons vecteurs (VBF) suivie de la désintégration en une paire de leptons τ (H->τ). C'est l'un des canaux de découverte les plus prometteurs pour un boson de Higgs de basse masse, qui est favorisé par les mesures de précision dans le secteur électro-faible. La topologie caractéristique de VBF, qui est constituée des deux jets vers l'avant du détecteur et des produits de désintégration de boson de Higgs dans la région centrale, fournit une signature unique permettant la suppression du bruit de fond. En outre, puisque le VBF est un processus purement électro-faible, aucune activité de QCD n'est prévue et donc aucun jet central n'est attendu. Ceci permet l'application de la coupure de «central jet veto» pour encore réduire le bruit de fond. Une analyse basée sur des coupures a été utilisée, se concentrant sur l'optimisation de la coupure de «central jet veto». L'objectif principal était d'étudier le potentiel de découverte du boson de Higgs avec ATLAS,sous une luminosité intégrée de 30 fb-1 dans la gamme de masse mH=(115,140) GeV pour une énergie au centre de la masse of 14 TeV. Après l'application des coupures, un excès au-dessus de 5ƒb-1 de signal significance a été est trouvé pour la gamme de masse mH=(115,125). Pour le canal H->ττ, la résolution de l'énergie transverse manquante (ETmiss ) est importante puisqu'elle affecte directement la résolution sur la masse du boson de Higgs. Cela a été la motivation initiale pour réaliser et présenter dans cette thèse une étude de «commissioning» calorimétrique basée sur les quantités ETmiss , plus particulièrement sur la contribution du bruit de l' électronique, mesurée dans des événements cosmiques. Un comportement gaussien de bruit dans tous les calorimètres de l'argon liquide a été trouvé, tandis qu'un comportement non-gaussien dans une partie du calorimètre a tuile scintillante du a un bruit cohérent, a été observé. Pour ce dernier, un nouveau modèle de bruit a été examiné utilisant une paramétrisation de double gaussienne ayant pour résultat une description plus réaliste.


  • Résumé

    The subject of this thesis is the evaluation of the discovery potential of the ATLAS detector at the LHC for the SM Higgs boson in vector boson fusion (VBF) production and a subsequent decay into a τ-lepton pair (H->ττ). This is one of the most promising discovery channels in the low mass range, which is the mass range favored from precision measurements of the electroweak interaction. The characteristic VBF topology, which consists of two jets in the forward regions of the detector and the Higgs boson decay products in the central region, provides a unique signature allowing the suppression of background. In addition, since VBF is a purely electroweak process, no QCD activity is expected and thus no central jets are expected. This allows the central jet veto cut application to further reject background processes. A cut-oriented analysis was used, focusing on the central jet veto cut optimization. The main objective was to investigate the Higgs boson ATLAS discovery potential with an integrated luminosity of 30 fb-1 in the mass range mH=(115,140) GeV, for an LHC energy at the center of mass of 14 TeV. After the application of all cuts, an excess above 5σ of signal signifcance was found for the mass range mH=(115,125). In H->ττ decay channel, transverse missing energy (ETmiss) resolution is of high importance since it affects directly the resolution of the Higgs boson mass. This was the initial motivation for performing and presenting in this thesis a calorimetric commissioning study based on ETmiss quantities, focused on the electronics noise ETmiss contribution, measured with cosmics data of the period fall 2008. A Gaussian behavior of noise in all liquid argon calorimeters was found, whereas a region of non-Gaussian tails in scintillating tile calorimeter due to a coherent noise, was high-lighted. For the latter, a new noise model was tested using a double Gaussian parameterization resulting in a more realistic description.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (4-188 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-178

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2009)217
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