Etude de l'identification de leptons tau pour la recherche de supersymétrie dans le cadre de l'expérience CMS au LHC

par David Bodin

Thèse de doctorat en Physique des particules élémentaires

Sous la direction de Ulrich Goerlach.

Soutenue le 15-03-2012

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg) , en partenariat avec Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Isabelle Ripp-Baudot.

Le jury était composé de Dirk Zerwas.

Les rapporteurs étaient Claude Charlot.


  • Résumé

    Ce mémoire de thèse présente une étude de l’identification des candidats tau par différents algorithmes dans les collisions pp au LHC et impliquant différents processus physiques : électrofaibles, production de quarks top, SUSY et QCD. Les leptons tau sont identifiés géométriquement dans la voie de désintégration hadronique car les jets issus de ces désintégrations sont généralement plus étroits et mieux isolés que les jets QCD. Une discrimination supplémentaire est appliquée en exigeant la présence d’un des modes de désintégration hadronique dominants du tau contenant un ou trois pions chargés et jusqu’à deux pions neutres. Les jets QCD produits en très grande quantité dans les collisions proton-proton du LHC constituent une source de bruit de fond importante pour les analyses impliquant l’identification de leptons tau. L’analyse des jets QCD produits dans le LHC pour les études de mauvaise identification porte sur 36 pb−1 de données enregistrées par le détecteur CMS pendant l’année 2010. Les efficacités d’identification et les taux de mauvaise identification nous révèlent une forte dépendance en les caractéristiques de l’évènement étudié : les efficacités sont globalement plus basses dans les évènements présentant une activité hadronique importante comme les évènements SUSY et tt que dans les évènements QCD mous et électrofaibles. Les effets de l'environnement sur l’identification de tau sont paramétrés à l’aide de deux variables globales : somme(ET) et la multiplicité de hadrons chargés. Les efficacités chutent typiquement de 80% entre les multiplicités de hadrons les plus faibles et le plus fortes.

  • Titre traduit

    Study of tau lepton identification for searches for supersymetry in CMS experiment at LHC


  • Résumé

    The work presented in this thesis deals with tau identified by different algorithms in pp collision at LHC and in various kind of physics processes : Electroweak, top quark production, SUSY and QCD. Tau leptons are geometrically identified in their hadronic decay mode because the jets coming from those decays are generally more collimated and isolated than QCD jets. An additional discrimination is applied in asking the presence of one of the dominant # decay modes containing one or three charged pions and up to two neutral pions. The QCD jets produced in large quantities in LHC proton-proton collisions constitute a large background source for analyses involving tau-ID. The analysis of QCD jets produced in LHC for fake-rate studies processed 36pb−1 of data registered during year 2010. Identification efficiencies and fake-rate distributions reveals a strong dependency on event type : distributions are globally lower in events having a large hadronic activity like SUSY and tt events than in electroweak and QCD events. The environment effects of the collision on the identification of tau leptons can be parameterized by two global variables : somme(ET) and charged hadron multiplicity. Efficiencies drop down by 80% between the lowest and the highest charged hadron multiplicities.


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