Search for the Higgs boson decaying to a pair of bottom quarks and produced in association with a pair of top quarks in the LHC Run 2 data with the ATLAS detector using a likelihood technique

par Yulia Rodina

Thèse de doctorat en Physique des Particules et Astroparticules

Le président du jury était Daniel Bloch.

Le jury était composé de Aurélio Juste Rozas, Stefan Guindon.

Les rapporteurs étaient Florencia Canelli, Henri Bachacou.

  • Titre traduit

    Recherche de la désintégration en paire de quarks bottom du boson de Higgs produit en association avec une paire de quarks top dans les données du run 2 du LHC avec le détecteur Atlas avec une méthode de vraisemblance


  • Résumé

    Suite à la découverte du boson de Higgs au Large Hadron Collider (LHC) par les collaborations ATLAS et CMS en 2012, l'attention s'est portée sur l'étude des propriétés et\'es de cette nouvelle particule pour tester les prédictions du modèle standard (MS). Un objet d’interactivité et particulier est le couplage de Yukawa au quark top - le couplage du boson de Higgs au quark top - qui devrait être proche de l’unité dans le MS et en même temps très sensible aux effets possibles de nouvelle physique au-delà du MS. La production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top, $t\bar{t}H$, est le canal qui donne un accès direct au couplage de Yukawa au quark top.Dans cette thèse, la recherche de $t\bar{t}H$ ($H\rightarrow b\bar{b}$) dans le canal à un lepton, résultant de la désintégration semi-leptonique du système $t\bar{t}$, est présentée. L'analyse est basée sur 36.1 fb$^{-1}$ de collisions $pp$ \`a $\sqrt{s}=13 $ TeV enregistrées avec le détecteur ATLAS en 2015 et 2016. L'étude est réalisée avec une méthode de vraisemblance, qui exploite les propriétés cinématiques des les événements sélectionnés pour séparer le signal du bruit de fond, qui est dominé par les paires de quarks $t\bar{t}$ produites en association avec des jets supplémentaires. Cette recherche repose sur une grande multiplicité de jets issus de quarks $b$ (jets $b$). Pour cette raison l'identification de ces jets ($b$-tagging) est cruciale. Une étude sur l'optimisation des algorithmes d'identification des jets $b$ dans ATLAS est 'également présentée dans cette dissertation.

    mots clés mots clés

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  • Résumé

    Following the discovery of the Higgs boson by the ATLAS and CMS Collaborations at the Large Hadron Collider (LHC) in 2012, the attention has been focussed on studying the properties of the newly discovered particle to test the predictions of the Standard Model (SM). An object of particular interest is the top quark Yukawa coupling - the coupling of the Higgs boson to the top quark, which is predicted to be close to unity in the SM and at the same time very sensitive to the possible effects of new physics beyond the SM. The production of the Higgs boson in association with a pair of top quarks, $t\bar{t}H$, is the mode which gives direct access to the top quark Yukawa coupling.In this dissertation the search for $t\bar{t}H$ ($H\rightarrow b\bar{b}$) in the single-lepton channel, resulting from the semileptonic decay of the $t\bar{t}$ system, is presented. The analysis is based on 36.1~fb$^{-1}$ of $pp$ collision data at $\sqrt{s}=13$ TeV recorded with the ATLAS detector in 2015 and 2016. The study is performed using a likelihood-based method that exploits kinematic properties of the selected events to separate the signal from the background, which is dominated by $t\bar{t}$ produced in association with additional jets. This search relies on the high multiplicity of jets originating from $b$-quarks ($b$-jets), so identification of these jets ($b$-tagging) is crucial. A study on the optimisation of $b$-jet identification algorithms in ATLAS is also presented in this dissertation.


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