Measurement of the W boson mass with the ATLAS detector

par Oleh Kivernyk

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Maarten Boonekamp.

Soutenue le 19-09-2016

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Département de physique des particules (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) , Centre européen pour la recherche nucléaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (1970-2019) (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Mohammed Reza Ansari Foumani.

Le jury était composé de Maarten Boonekamp, Mohammed Reza Ansari Foumani, Daniel Froidevaux, Luca Malgeri, Fulvio Piccinini, Martin Aleksa, Boris Tuchming.

Les rapporteurs étaient Daniel Froidevaux, Luca Malgeri.

mots clés

• Masse du boson W
• LHC
• ATLAS
• Modèle standard
• Bosons W -- Masse
• Grand collisionneur de hadrons
• Modèle standard (physique nucléaire)

Titre traduit

Mesure de la masse du boson W avec le détecteur ATLAS

Résumé

Cette thèse décrit une mesure de la masse du boson W avec le détecteur ATLAS. La mesure exploite les données enregistrées par ATLAS en 2011, a une énergie dans le centre de masse de 7 TeV et correspondant à une luminosité intégrée de 4.6 inverse femtobarn. Les mesures sont faites par ajustement aux données de distributions en énergie transverse des leptons charges et en masse transverse du boson W obtenues par simulation, dans les canaux électron et muon, et dans plusieurs catégories cinématiques. Les différentes mesures sont en bon accord et leur combinaison donne une valeur de m_W = 80371.1 ± 18.6 MeV. La valeur mesurée est compatible avec la moyenne mondiale des mesures existantes, m_W = 80385 ± 15 MeV, et l'incertitude obtenue est compétitive avec les mesures les plus précises réalisées par les collaborations CDF et D0.

mots clés

• W boson mass
• LHC
• ATLAS
• Standard Model

Résumé

This thesis describes a measurement of the W boson mass with the ATLAS detector based on the data-set recorded by ATLAS in 2011 at a centre-of-mass energy of 7 TeV, and corresponding to 4.6 inverse femtobarn of integrated luminosity. Measurements are performed through template fits to the transverse momentum distributions of charged leptons and to transverse mass distributions of the W boson, in electron and muon decay modes in various kinematic categories. The individual measurements are found to be consistent and their combination leads to a value of m_W = 80371.1 ± 18.6 MeV. The measured value of the W boson mass is compatible with the current world average of m_W = 80385 ± 15 MeV. The uncertainty is competitive with the current most precise measurements performed by the CDF and D0 collaborations.