Mesure de l’efficacité d’identification des jets de quarks b et observation des desintegrations du boson de Higgs en deux quarks b avec le detecteur ATLAS

b-tagging calibration and observation of Higgs boson decays to a pair of bottom quarks with the atlas detector

• Auteur / Autrice : Changqiao Li
• Direction : Giovanni Marchiori, Yanwen Liu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'univers
• Date : Soutenance le 06/11/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Université de Sciences et Technologies de Hefei (Anhui, Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Gregorio Bernardi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Catherine Le Bihan, Zhao Zhengguo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Rizzi, Laurent Vacavant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quarks

Modèle standard (physique)

Grand collisionneur de hadrons

Bosons de Higgs

Expérience ATLAS

Mots clés libres

LHC

Expérience ATLAS

Boson de Higgs

Production associée VH

Modèle simplifié de section efficaces

Quark b

Identification de jet b

LHC

ATLAS detector

Higgs Boson

Résumé

Cette thèse décrit dans un premier temps la mesure d’efficacité d’identification des jets b grâce à la méthode tag-and-probe utilisant les données enregistrées par le détecteur ATLAS en 2015 et 2016. La méthode de mesure de l’efficacité, la sélection des objets, des événements et des jets sondes, l’évaluation des incertitudes systématiques et statistiques sont présentées. Les efficacités d’identification des jets b ont été mesurées en fonction du moment transverse des jets, de leurs pseudo-rapidités et du nombre moyen de collisions (pile-up). Les efficacités mesurées dans les données ont été comparées aux prédictions des simulations, et ainsi des facteurs d’échelles ont été extraits. Les valeurs obtenues sont proche de un, avec des incertitudes allant de 2% à 12%. Dans un deuxième temps, cette thèse décrit la recherche de la désintégration du boson de Higgs décrit par le modèle standard en une paire quark/anti-quark b dans le canal de production associée avec un boson vecteur. Deux résultats obtenus sont décrits: le premier avec les données collectées par ATLAS avec de collisions protons protons à 13 TeV lors du Run2 du LHC jusqu’en 2016 (36.1 fb-1), puis un second ajoutant les données obtenues dans les mêmes conditions en 2017 (44 fb-1). Le premier résultat est présenté avec une description de la technique de reconstruction des objets, de la sélection des événements et de leur classification, des techniques de discrimination entre le signal et le bruit de fond, de la modélisation des principaux bruits de fond, des propriétés du signal ainsi que de l’interprétation des résultats. Pour le deuxième étude, basée sur les 80 fb-1 données collectées, seules les différences d’avec la première étude sont mises en lumière. Les deux résultats apportent une forte évidence statistique de la production VH-> bb¯ avec des significances respectives de 3.5 et 4.9 déviation standard. L’intensité du signal, définie comme le rapport entre la mesure et la prédiction théorique de la section efficace multipliée par le rapport d’embranchement , obtenue avec les données est [...]

This thesis firstly describes a measurement of the b-jet tagging efficiency with a tag-and-probe method using data recorded by the ATLAS detector in 2015 and 2016. The efficiency measurement method, the object selection, the event and probe jet selection, the evaluation of the statistical and systematic uncertainties, and the final results are discussed. The b-tagging efficiencies have been measured as a function of the jet transverse momentum, pseudorapidity and of the average number of pile-up collisions. The efficiencies measured in data have been compared to those predicted from simulation, and simulation-to-data efficiency scale factors have been determined. The efficiency scale factors are close to unity, with total uncertainty ranging between 2% and 12%. The second part of this thesis focuses on the search for the decays of the Standard Model (SM) Higgs boson to bottom quarks in the associated production mode with vector bosons. Two measurements have been performed and are described here: the first one is based on 36.1 fb-1 of 13 TeV pp collisions recorded by ATLAS during the LHC Run-2 until 2016; the second one includes the additional 44 fb-1 of 13 TeV pp collisions recorded in 2017. For the study based on 36.1 fb-1 of data, the object reconstruction, event selection and classification, the techniques to discriminate the signal from the background, the main background and their modelling, the signal properties and the interpretation of results are discussed. For the study based on 80 fb-1 data, the main difference from the previous study are highlighted. Both results provide a strong evidence of the VH, H-> bb¯ process, with statistical significances of 3.5 and 4.9 standard deviations, respectively. The signal strength, defined as the ratio between the measured cross section times branching ratio and the SM prediction, is measured with the 2015–2017 dataset to be [...]