Mesure des couplages à trois bosons de jauge neutres au LHC & étude de la linéarité du calorimètre électromagnétique d'ATLAS

Prospects for measuring neutral gauge boson couplings at the LHC & study of the linearity of the electromagnetic calorimeter of ATLAS

• Auteur / Autrice : Samira Hassani
• Direction : Etienne Augé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Veto de jet

Energie du faisceau test

Résumé

L'étude de la production des paires de bosons de jauge ZZ et Zγ au LHC permet de tester les couplages à trois bosons de jauge neutres (NTGC). Toute déviation de ces couplages par rapport à leurs valeurs prédites dans le modèle standard indiquerait l'existence d'une nouvelle physique au-delà du modèle standard. La possibilité de mesures des NTGC dans les états finaux ZZ et Zγ avec le détecteur ATLAS a été étudiée en détails en utilisant une simulation rapide du détecteur. Les corrections NLO de QCD sont très importantes aux énergies du LHC, particulièrement dans les régions de sensibilité aux couplages anormaux NTGC. Un veto de jet est appliqué pour retrouver la forme qualitative des distributions de Born. Les limites prévues amélioreront les limites actuelles établies par LEP2 par trois à cinq ordres de grandeur. La connaissance de l'échelle d'énergie des électrons est essentielle pour effectuer des mesures de précision au LHC. L'étude de la linéarité avec les données du faisceau test suppose une très bonne connaissance de l'énergie du faisceau et de la réponse du calorimètre. Deux méthodes ont été utilisées pour mesurer l'énergie du faisceau: par des mesures des courants et des mesures du champs magnétiques à l'aide de sondes à effet Hall. L'énergie du faisceau a été mesurée avec une bonne précision de 8 x 10^(-4). Une procédure de pondération entre les compartiments du calorimètre électromagnétique a été développée. Elle permet d'obtenir une linéarité de ±0. 1% dans le Monte Carlo et ±0. 3% dans les données du faisceau test. Certaines limitations associées à la calibration et à la reconstruction du signal ont été observées dans les données. Ces effets doivent être étudiés en détail pour améliorer la linéarité dans les données.

The study of vector pair production ZZ and Zγ at the LHC allows to test the trilinear couplings. Deviations of the couplings from the SM values would indicate the presence of new physics beyond the Standard Model. Prospects for measuring neutral gauge boson couplings (NTGC) in ZZ and Zγ production with the ATLAS detector are studied in details including a fast detector simulation. NLO corrections in hadronic di-boson production are large at LHC energies, particularly in the region of maximum sensitivity to anomalous NTGC. With veto of hard jets, the qualitative shape of the 10 distributions is recovered. The expected limits on these couplings will improve the limits obtained by the LEP experiments by three to five orders of magnitude. A precise knowledge of the calorimeter energy scale is mandatory for precision measurements at the LHC. Precision studies of the linearity calorimeter response with test beam data require a good knowledge of the absolute beam energy. Two methods to estimate the field integral in the magnet were studied : a precise measurement of the magnet current and direct measurement of the field by a set of Hall probes. By taking into account the effects of hysteresis, the remnant field and the energy loss by synchrotron radiation, the beam energy is measured with good precision of 8x10^(-4). A method of weighting the longitudinal compartments of the electromagnetic calorimeter was developed. It allows to obtain a linearity response of ±0. 1% in the Monte Carlo, ±0. 3% with the test beam data. Limitations related to the calibration and the signal reconstruction are observed and must be investigated to improve the linearity studies in the data.