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

par Mykola Khandoga

Projet de thèse en Physique des particules

Sous la direction de Fabrice Balli.

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 DSM-Institut de Recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 09-10-2017 .


  • Résumé

    La masse du boson W (mW) est un paramètre fondamental du Modèle Standard (MS), et a été mesurée par plusieurs expériences auprès des collisionneurs e+e- et pp a haute énergie. Ce paramètre est celui dont la mesure, par comparaison avec la prédiction du MS, a l'impact le plus important sur les recherches indirectes de nouvelles particules ou interactions. Sa valeur actuelle, qui combine plusieurs mesures indépendantes, est de 80385 +- 15 MeV. Elle a récemment été mesurée au LHC dans l'expérience ATLAS, en utilisant des données enregistrées en 2011, à une énergie de 7 TeV dans le centre de masse. Cette mesure est la mesure individuelle la plus précise à ce jour, et donne une valeur mW = 80370 +- 19 MeV. La précision peut encore être améliorée en analysant des données prises a plus haute énergie, en particulier celles du Run2. Il sera alors possible, en combinant avec la mesure actuelle du LHC, d'obtenir une valeur de mW avec un précision inférieure a 10 MeV, c'est-à-dire réduite d'un facteur 2. Pour ce faire, il faudra faire face à de nouveaux problèmes, principalement liés aux taux d'empilement plus élevés qu'en 2011. Le travail consistera principalement à développer des techniques pour contraindre les incertitudes systématiques théoriques (dominées par les effets d'interaction forte) et expérimentales (calibrations des leptons et de l'énergie transverse manquante). Il faudra également ajuster les distributions sensibles à mW en utilisant des techniques d'analyse statistique plus avancées (profiling, etc.). L'objectif de la thèse est de ramener l'incertitude totale à environ 10 MeV et placer ainsi des contraintes fortes sur la physique au-delà du Modèle Standard.

  • Titre traduit

    Measurement of the W boson mass with the Atlas detector at LHC


  • Résumé

    The W boson mass (mW) is a fundamental parameter of the Standard Model (SM) and was measured by several experiments at high energy e+e- and pp colliders. This parameter's measurement has the biggest impact on indirect searches for new particles or interactions, by comparing with the prediction from the SM. Its current value, which combines several independent measurements, is 80385 +- 15 MeV. It was measured recently by the ATLAS experiment at LHC, using data recorded in 2011, with a centre of mass energy of 7 TeV. This measurement is the most precise independent one and provides us the following value : 80370 +- 19 MeV. The precision can be further improved by analysing data from other years of data taking, in particular those from Run2. It will then be possible, by combining with the current measurement at LHC, to obtain a value for mW with an precision better than 10 MeV, that is reduced by a factor 2. To this end, will will have to face new issues, mainly due to higher pile-up rates than the ones of 2011 data taking. The work will mostly consist in developing techniques to constrain the systematic uncertainties, theoretical (dominated by strong interactions effects) and experimental (lepton and missing transverse energy calibrations). We will also have to fit the distributions sensitive to mW using recent analysis techniques (profiling, etc.). The thesis goal is to bring down the total uncertainty to about 10 MeV and thus put strong constraints on Beyond Standard Model (BSM) physics.