Mesure de précision de la masse du boson W avec le détecteur ATLAS au LHC

par Hicham Atmani

Projet de thèse en Physique des particules

Sous la direction de Zhiqing Zhang et de Louis Fayard.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie, Noyau, Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation (Orsay, Essonne) , en partenariat avec LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 30-09-2017 .


  • Résumé

    La détermination précise de la masse du boson W est d'une grande importance pour tester la cohérence interne du modèle standard. Sa détermination indirecte donne actuellement mW = 80.358 ± 0.008 GeV, et a une meilleure précision que la moyenne mondiale 80.385 ± 0.015 GeV. Ceci définit l'échelle de la précision souhaitée pour le prochaine itération de cette mesure. La différence entre la détermination indirecte et la mesure directe, environ 1,6 écarts-types, doit être suivie en particulier lorsque l'incertitude expérimentale sera améliorée. Récemment ATLAS a publié sa première mesure sur la masse du boson W avec une précision de 19 MeV en utilisant les données de 2011 à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV. Cette précision, dominée par l'incertitude sur notre méconnaissance de l'impulsion transverse du W, des fonctions de structure et d'étalonnage, égale en précision les meilleures mesures précédentes. La nouvelle mesure sera basée sur des échantillons plus élevés en statistique, à 8 TeV et à 13 TeV. La principale tâche et le défi sont d'identifier les sources d'incertitudes systématiques dominantes et de les améliorer. La mesure de précision de la masse de bosons W nécessite une collaboration étroite entre les expérimentateurs et les théoriciens qui effectuent les calculs des corrections électrofaible et QCD d'ordres supérieurs pour les productions W et Z au LHC. En effet pour la première mesure ATLAS avec les données à 7 TeV, les incertitudes expérimentales et théoriques sont comparables. Avec les données à 8 et 13 TeV, on s'attend à ce que les incertitudes systématiques expérimentales soient en grande partie réduites. L'amélioration des incertitudes théoriques constituera un axe majeur de la thèse. Cela reflète la caractéristique interdisciplinaire de la proposition de thèse. Le travail se passera généralement au Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire à Orsay, avec de nombreux déplacements au CERN, à Genève. La tâche de qualification dans ATLAS devrait être liée à la calibration du calorimètre électromagnétique, qui est très importante pour cette mesure.

  • Titre traduit

    Precision measurement of W boson mass with the ATLAS detector at the LHC


  • Résumé

    The precision measurement of the mass of the W boson is of great importance for testing the internal coherence of the standard model. Its indirect determination currently gives mW = 80.358 ± 0.008 GeV, and has a better precision than the world average 80.385 ± 0.015 GeV. This defines the scale of the precision desired for the next iteration of this measurement. The difference between indirect and direct measurement, about 1.6 standard deviations, should be followed particularly when the experimental uncertainty is improved. Recently ATLAS published its first measurement on the mass of the W boson with an accuracy of 19 MeV using the 2011 data at a center of mass energy of 7 TeV. This precision, dominated by the uncertainty on our limited knowledge of the transverse momentum of the W boson, of the proton structure functions and lepton calibrations, reaches in precision the best previous measurements. The new measurement will be based on higher statistical samples, at 8 TeV and 13 TeV. The main task and challenge is to identify and improve the dominant systematic uncertainties. The precision measurement of the mass of bosons W requires a close collaboration between the experimentalists and theorists who perform the higher-order electroweak and QCD calculations for the W and Z productions at the LHC. Indeed, for the first ATLAS measurement with data at 7 TeV, the experimental and theoretical uncertainties are comparable. With data at 8 and 13 TeV, it is expected that the systematic experimental uncertainties will be largely reduced. The improvement of the theoretical uncertainties will be a main focus of the thesis. This reflects the interdisciplinary characteristics of the thesis proposal. The work will generally take place at the Laboratoire de l'Acréliteur Linéaire in Orsay, with a number of trips to CERN in Geneva. The qualification task in ATLAS should be related to the calibration of the electromagnetic calorimeter, which is very important for this measurement.