Etude de la production de paires de quarks TOP avec ATLAS au LHC, mesure de la masse du quark TOP

Study of the production of top quark pairs with the ATLAS detector at the LHC, measurement of the top quark mass

• Auteur / Autrice : Diane Cinca
• Direction : Dominique Pallin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules
• Date : Soutenance le 22/09/2011
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de Physique Corpusculaire (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (LPC-Clermont) Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand
• Jury : Président / Présidente : Gérard Montarou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Lucotte, Roberto Chierici, Jérôme Schwindling, Wouter Verkerke
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Lucotte, Roberto Chierici

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jets (physique nucléaire)

Bosons de Higgs

Quarks

Grand collisionneur de hadrons

Mots clés libres

ATLAS

LHC

Quark top

Mesure de masse

Calibration des jets

Reconstruction optimisée par arbres de décision boostés

ATLAS

LHC

Top quark

Mass measurement

Jet calibration

Boosted Decision trees for enhanced reconstruction

Résumé

Découvert en 1995 à Fermilab, le quark top est le dernier quark découvert. La mesure de ses propriétés permet de tester les prédictions du Modèle Standard et de contraindre la masse du boson de Higgs. De par ses propriétés, le quark top est aussi un partenaire privilégié dans la recherche de particules de Nouvelle Physique attendues à l'échelle du TeV. Ce travail de thèse, effectué auprès du détecteur ATLAS au LHC, présente les méthodes mises en oeuvre afin de mesurer la masse du quark top dans sa désintégration semileptonique. Différentes méthodes de reconstruction des évènements top sont présentées ainsi qu'une analyse dédiée basée sur les arbres de décision boostés. Ses performances sont quantifiées. La mesure précise de la masse du quark top nécessite une compréhension approfondie de l'échelle en énergie des jets. Deux stratégies sont présentées afin de calibrer les jets légers et les jets issus de quark b à l'échelle partonique. Les performances d'un ajustement cinématique appliqué à la mesure de la masse du quark top sont présentées. Une mesure de la masse du quark top est extraite en utilisant une définition de la masse calibrée à l'échelle partonique.

Discovered in 1995 at Fermilab, top quark is the last quark discovered. The measurement of its properties allows to test Standard Model predictions and to constraint Higgs boson mass. Due to its properties, the top quark is a privileged partner in the search for New Physics particles expected around TeV scale. This thesis, performed using the ATLAS detector at LHC, describes the different methods developed in order to measure precisely the top quark mass in its semileptonic decay. Two reconstruction methods are presented as well as a dedicated one based on Boosted Decision Trees. Its performances are quantified The precise measurement of the top quark mass needs a deep understanding of the jet energy scale. This thesis presents two strategies to calibrate light and b jets to the partonic scale. The performance of a kinematical fit applied to top mass measurement are presented. A precise measurement of the top quark mass is done using a calibrated scale to the partonic level.