Electron Measurements and Search for Higgs Bosons in Multi-Lepton Channels with the CMS Experiment at LHC

par Clémentine Broutin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Claude Charlot et de Yves Sirois.

Soutenue en 2011

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Mesure des électrons et recherche de bosons de Higgs en canaux multi-leptons avec l'expérience CMS au LHC


  • Résumé

    Cette thèse présente le travail de trois ans effectué dans l'expérience CMS, dans le contexte des premières collisions du LHC. L'étude porte en particulier sur les électrons, objets essentiels pour les analyses de recherche en canaux multi-leptons, notamment l'analyse H → ZZ(∗) → 4ℓ. Durant les premiers mois de collisions, nous avons pris part à la validation des données enregistrées par le calorimètre électromagnétique. Nous avons mesuré l'efficacité du système de déclenchement de niveau 1 en électrons et photons tout au long de l'année 2010. L'efficacité sur le plateau est de 99. 6 % (resp. 98. 5 %) pour des e��lectrons dans le tonneau (resp. Dans les bouchons) du calorimètre. En vue d'optimiser le potentiel de découverte, nous avons mis au point un nouvel algorithme de mesure de la charge des électrons. Dans CMS, celle-ci est affectée par la grande quantité de matière présente dans le trajectographe. Les performances de cet algorithme ont été mesurées sur les données enregistrées en 2010, sur des électrons issus de désintégrations de bosons Z, passant une sélection standard. La probabilité d'erreur est de 1. 06 % (0. 19 % après une sélection spécifique), en accord avec la simulation. L'analyse de physique effectuée dans cette thèse porte sur la recherche de bosons de Higgs doublement chargés, dans leurs désintégrations en paires de leptons. Avec les données enregistrées en 2010, un événement de bruit de fond est attendu à la fin de la sélection, pour un nombre d'événements de signal qui dépend de l'hypothèse de masse et du modèle considéré. Un événement est observé dans les données, en accord avec le bruit de fond attendu, ce qui permet d'exclure ce signal sur des domaines de masse plus larges que précédemment : la limite varie de 122 GeV à 176 GeV en fonction du modèle


  • Résumé

    This thesis presents three years of work with the CMS experiment, in the context of the first LHC collisions. Electron objects were studied in particular, as major tools for multi-lepton analyses, in particular the H → ZZ(∗) → 4ℓ analysis. During the first months of collisions, we took part in the validation of data registered by the electromagnetic calorimeter. We also measured the efficiency of the level-1 electron and photon trigger during the whole 2010 year. The plateau efficiency is of 99. 6 % (resp. 98. 5 %) on electrons in the barrel part (resp. In the endcap part) of the calorimeter. In order to optimize the discovery potential, we built a new electron charge measurement algorithm. In CMS, this measurement is affected by the large amount of material present in the inner tracker. The performance of this algorithm was measured on 2010 data, for electrons from Z boson decay passing a standard selection. The probability of charge mis-identification is of 1. 06 % (0. 19 % with a specific selection), in agreement with the simulation. The physics analysis that was built during this PhD searches doubly charged Higgs bosons decaying into lepton pairs. For the amount of data registered in 2010, one background event is expected to pass the selection, while the amount of signal events depends on the mass hypothesis and on the model. One event was found on data, in agreement with the background expectation, hence the signal was excluded on larger mass ranges than previous experiments: a mass limit was set between 122 GeV and 176 GeV, depending on the model

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Informations

  • Détails : 1 vol. (202 p.)
  • Annexes : Bibliographie 54 réf. p.

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