Distribution en masse du boson BEH avec le détecteur ATLAS au LHC : étalonnage, mass, largeur et interférences

Diphoton lineshape of the BEH boson using the ATLAS detector at the LHC : calibration, mass, width and interferences

• Auteur / Autrice : Cyril Bécot
• Direction : Louis Fayard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'Univers
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique des hautes énergies

Bosons de Higgs

Grand collisionneur de hadrons

Spectrométrie de masse

Photons

Électrons

Étalonnage

Mots clés libres

Interférences quantiques

Résumé

Depuis que les données collectées par les collaborations ATLAS et CMS au cours de la premiere periode de fonctionnement du LHC ont permis la découverte du boson BEH, un effort important a été investi dans l'étude détaillée d ses propriétés. Cette thèse est orientée en particulier vers la compréhension de la distribution en masse du boson BEH dans son canal de désintégration en deux photons, en utilisant les données collectées par le détecteur ATLAS en 2011 et 2012. L'étalonnage en énergie des électrons et les photons est décrit en détail, et la mesure précise de la masse qu'il a permis, à m_H = 125. 36 +1- 0. 42 GeV, est résumé. Une premiere limite sur la largeur de désintégration du boson BEH est aussi présentée en détail, et donne une limite à Gamma_H < 5. 3 GeV à 95% C. L. . La dernière partie de cette thèse est dédiée à une étude de l'impact des interferences quantiques entre les processus de signal et de bruit de fond dans le canal gg --> gammagamma, dont l'effet déforme la forme du spectre en masse et crée un biais pour la mesure de masse dans ce canal.

Since the data collected during the first mn of the LHC by the ATLAS and CMS collaborations allowed for the discovery of the BEH boson, a huge effort has been done toward the detailed studies of its properties. This thesis is particularly oriented toward the understanding of the Higgs boson lineshape in its diphoton decay channel, using the data collected by the ATLAS detector in 2011 and 2012. The electromagnetic calibration of the ATLAS detector is described in details, and the precise measurement of the BEH boson mass it allowed for, at m_H = 125. 36 +1- 0. 42 GeV, is summarized. A first upper limit on the BEH boson decay width is presented in detail, and gave a limit at Gamma_H < 5. 3 GeV at 95% C. L. ). The last part of this thesis presents a study of quantum interferences between signal and background processes in the gg --> gammagamma channel, which are expected to distord the di-photon lineshape and create a mass shift.