Etalonnage du calorimètre électromagnétique tonneau : Identification des leptons τ et recherche d'un boson de Higgs dans le canal qqH → qq ττ dans l'expérience ATLAS au LHC

par Fabien Tarrade

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Helenka Przysiezniak Frey.

Soutenue en 2006

à Chambéry .

mots clés

• Calorimètres électromagnétiques
• Higgs, Bosons de

Résumé

Le Modèle standard est la théorie qui décrit le mieux les interactions fondamentales. Cependant le mécanisme de Higgs et son boson associé n'ont pas encore été découverts. Le calorimètre électromagnétique jouera un rôle prépondérant dans sa découverte, s'il existe. Dans une première partie, une cartographie finale des cellules à problèmes du tonneau du calorimètre électromagnétique a été réalisée. Ensuite, le code pour l'étalonnage du calorimètre a été migré dans l'environnement logiciel d'ATLAS (ATHENA). , puis il a été testé et validé avec les données du test en faisceau de 2004. Dans ce code, des coefficients de filtrage optimal, qui permettent de reconstruire l'énergie déposée dans le calorimètre tout en minimisant les bruits électronique et d'empilement, sont déterminés pour chaque cellule. Pour cela, un modèle avait été développé pour prédire la forme du signal de physique à partir de celui d'étalonnage. Dans une troisième partie, l'étude et la comparaison de deux algorithmes pour la reconstruction et l'identification des τ dans leur mode hadronique ont été réalisées. Enfin dans une quatrième partie, l'étude de l'un des canaux les plus importants pour la recherche d'un Higgs du Modèle Standard de basse masse (115 < mHiggs < 145 GeV/c2) a été effectué, à savoir la production du Higgs par fusion de bosons vecteurs faibles, suivi de sa désintégration en une paire de leptons τ. Cette étude a été menée pour une luminosité intégrée de 30 fb-1 avec des données de simulation rapide et complète du détecteur ATLAS. Une étude du fond dominant Z+n jets (n ≤ 5) a aussi été réalisée

Titre traduit

Calibration to the ATLAS electromagnetic barrel calorimeter. Identification to the τ leptons and search for a Higgs boson in the channel qqH → qq ττ in the ATLAS experiment at LHC

Résumé

The Standard Model is the theory which describes the fundamental interactions most accurately. However, the Higgs mechanism and its associated boson have not yet been discovered. The ATLAS electromagnetic calorimeter will play an important role in its discovery if it exists. In the first part of this work, a final mapping of all barrel electromagnetic calorimeter cells, and in particular the problematic ones, was made. Then, the code for the calorimeter calibration was migrated into the ATLAS software environment (ATHENA), where it was tested and validated with the 2004 test beam data. In this code, the optimal filtering coefficients, which enable to reconstruct the energy deposited in the calorimeter while minimizing the electronic and pile-up noises, are calculated. For this, a model was developed to predict the physics signal waveform from the calibration waveform. In a third part, two algorithms for reconstructing and identifying τ leptons in their hadronic decay mode were studied and compared. Finally in a fourth part, amongst the most important Standard Model Higgs production and decay channel was investigated, namely the weak boson fusion production followed by the Higgs decay into a tau lepton pair, for a low mass Higgs (115 < mHiggs < 145 GeV/c2). This study was performed for 30 fb-1 of integrated luminosity using fast and fully simulated data. A study of the dominant background Z + n jets (n ≤ 5) was also performed