Etudes de bruit du fond dans le canal H→ZZ*→4l pour le Run 1 du LHC. Perspectives du mode bbH(→γγ) et études d'un système de détecteur pixel amélioré pour la mise à niveau de l'expérience ATLAS pour la phase HL-LHC

par Evangelos Gkougkousis

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Lydia Iconomidou-Fayard et de Abdenour Lounis.

Le président du jury était Achille Stocchi.

Le jury était composé de Lydia Iconomidou-Fayard, Abdenour Lounis, Achille Stocchi, Aleandro Nisati, Michael Moll, Didier Contardo.

Les rapporteurs étaient Aleandro Nisati, Michael Moll.


  • Résumé

    La première prise des données du LHC (2010-2012) a été marquée par la découverte du boson scalaire, dit boson de Higgs. Sa masse a été mesurée avec une précision de 0.2% en utilisant ses désintégrations en deux photons et celles en deux bosons Z donnant quatre leptons dans l’état final. Les couplages ont été estimés en combinant plusieurs états finaux, tandis que la précision sur leur mesure pourra bénéficier énormément de la grande statistique qui sera accumulée pendant les prochaines périodes de prise des données au LHC (Run 2, Phase 2).Le canal H→ZZ*→4 leptons, a un rapport d'embranchement réduit mais présente un faible bruit de fond, ce qui le rend attractif pour la détermination des propriétés du nouveau boson. Dans cette thèse, l’analyse conduite pour la mise en évidence de ce mode dans l’expérience ATLAS est détaillée, avec un poids particulier porté à la mesure et au contrôle du bruit de fond réductible en présence d’électrons.Dans le cadre de la préparation de futures prises de données à très haute luminosité, prévues à partir de 2025, deux études sont menées:La première concerne l’observabilité du mode de production du boson de Higgs en association avec des quarks b. Une analyse multivariée, basée sur des données simulées, confirme un très faible signal dans le canal H→2 photons.La seconde concerne la conception et le développement d’un détecteur interne en silicium, adapté à l’environnement hostile, de haute irradiation et de taux d’occupation élevée, attendues pendant la Phase 2 du LHC. Des études concernant l’optimisation de la géométrie, l’amélioration de l’efficacité ainsi que la résistance à l’irradiation ont été menées. A travers des mesures SiMS et des simulations des procédés de fabrication, les profiles de dopage et les caractéristiques électriques attendues pour des technologies innovantes sont explorés. Des prototypes ont été testés sous faisceau et soumis à des irradiations, afin d’évaluer les performances du détecteur et celles de son électronique associée.

  • Titre traduit

    Background studies on the H→ZZ→4l channel for LHC Run 1. Prospects of the bbH(→γγ) mode and studies for an improved pixel detector system for the ATLAS upgrade towards HL-LHC


  • Résumé

    The discovery of a scalar boson, known as the Higgs boson, marked the first LHC data period (2010-2012). Using mainly di-photon and di-Z decays, with the latest leading to a four leptons final state, the mass of the boson was measured with a precision of <0.2%. Relevant couplings were estimated by combining several final states, while corresponding uncertainties would largely benefit from the increased statistics expected during the next LHC data periods (Run 2, Phase 2).The H→ZZ*→4l channel, in spite of its suppressed brunching ratio, benefits from a weak background, making it a prime choice for the investigation of the new boson’s properties. In this thesis, the analysis aimed to the observation of this mode with the ALTAS detector is presented, with a focus on the measurement and control of the reducible electron background.In the context of preparation for future high luminosity data periods, foreseen from 2025 onwards, two distinct studies are conducted:The first concerns the observability potential of the Higgs associated production mode in conjunction with two b-quarks. A multivariate analysis based on simulated data confirms a very weak expected signal in the H→di-photon channel.The second revolves around the conception and development of an inner silicon detector capable of operating in the hostile environment of high radiation and increased occupancy, expected during LHC Phase 2. Main studies were concentrated on improving radiation hardness, geometrical and detection efficiency. Through fabrication process simulation and SiMS measurements, doping profiles and electrical characteristics, expected for innovative technologies, are explored. Prototypes were designed and evaluated in test beams and irradiation experiments in order to asses their performances and that of associated read-out electronics.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.