Identification de bosons de Higgs boostés pour de nouvelles recherches en physique et amélioration du tracker ATLAS pour la phase de haute luminosité du LHC

Identification of boosted Higgs bosons for new physics searches and improvement of the ATLAS tracker for the high luminosity phase of LHC

• Auteur / Autrice : Yajun He
• Direction : Giovanni Calderini, Reina Coromoto Camacho Toro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'univers
• Date : Soutenance le 27/10/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabienne Ledroit-Guillon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Ledroit-Guillon, Daniela Bortoletto, Anne-Catherine Le Bihan, Valerio Dao
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniela Bortoletto, Anne-Catherine Le Bihan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étalonnage en énergie

Bosons de Higgs

Grand collisionneur de hadrons

Expérience ATLAS

Mots clés libres

ATLAS

Boson de Higgs boosté

Calibration

Tagger X -> bb

H -> bb

Production assocciée V H

ITk

Capteur de pixels planaires

ATLAS

Boosted Higgs boson

In-situ calibration

X -> bb tagger

H -> bb

V H assocciated production

ITk

Planar pixel module

Résumé

Cette thèse couvre trois sujets principaux : la calibration du tagger X->bb en utilisant des événements Z+jets, la mesure de la production V ( -> qq) H (-> bb) à haut moment transversal et la caractérisation des modules de capteurs planaires pour la mise à niveau du détecteur ATLAS Inner Tracker (ITk) et pour les futurs collisionneurs. La calibration du tagger X -> bb utilise les événements Z+jets pour dériver les facteurs d'échelle du signal pour pT > 450 GeV avec les données collectées par l'expérience ATLAS de 2015 à 2018. Le fond dominant, dijet, est modélisé en ajustant directement les données à l'aide d'une fonction polynomiale ou polynomiale exponentielle. Les facteurs d'échelle sont mesurés pour la première fois. Les facteurs d'échelle mesurés à 60% WP sont de 1.30 (+0.55, −0.56) pour 450 < pT < 500 GeV, 1.17 (+0.35, −0.34) pour 500 < pT < 600 GeV et 0.55 (+0.29, −0.28) pour 600 < pT < 1000 GeV. Plusieurs améliorations et applications sont également discutées. La mesure de la production de V H à haut moment transversal utilise l'état final de V -> qq et H -> bb avec les données collectées par l'expérience ATLAS de 2015 à 2018. C'est la première fois que ce canal est exploré dans le cadre de la collaboration ATLAS. Le tagger X -> bb est utilisé pour marquer le boson de Higgs. La signification attendue du signal estimée par MC est d'environ 1,28. La méthode de boosted decision tree reweighting est l'une des méthodes utilisées pour la modélisation des dijets. L'intensité du signal sera mesurée dans des intervalles inclusifs et différentiels de p(H/T) : 250 < p(H/T) < 450GeV, 450 < p(H/T) < 650GeV et p(H/T) > 650GeV. Le LHC entrera dans la phase de haute luminosité en 2026. La caractérisation des capteurs de pixels planaires est présentée dans le contexte de l'ATLAS Inner Tracker (ITk) pour le LHC à haute luminosité. Les modules présentés dans cette thèse comprennent les modules LPNHE R&D pour ITk et les futurs collisionneurs, les modules ITk pour l'étude de marché et les modules de bord actifs. Leurs propriétés électriques et leurs efficacités de détection ont été mesurées.

This thesis covers three main topics: the in-situ calibration of theX -> bb tagger using Z+jets events, the measurement of the V ( -> qq) H (-> bb) production at high transverse momentum and the characterisation of the planar pixel modules for the ATLAS Inner Tracker (ITk) upgrade of the inner detector and for future colliders. The in-situ calibration of the Xbb tagger uses Z+jets events to derive the signal scale factors for pT > 450 GeV with data collected by the ATLAS experiment from 2015 to 2018. The dominant background, dijet, is modelled by fitting the data directly using an exponentiated polynomial or polynomial function. The scale factors are measured for the first time. The measured scale factors at 60 %WP are are 1.30 (+0.55, −0.56) pour 450 < pT < 500 GeV, 1.17 (+0.35, −0.34) pour 500 < pT < 600 GeV et 0.55 (+0.29, −0.28) pour 600 < pT < 1000 GeV. Several improvements and applications are also discussed. The measurement of V H production at high transverse momentum uses the final state of V -> qq et H -> bb with data collected by the ATLAS experiment from 2015 to 2018. It is the first time this channel is explored in the ATLAS collaboration. The X -> bb tagger is used to tag the Higgs boson. The expected signal significance estimated by MC is around 1.28. The boosted decision tree reweighting method is one of the methods used for dijet modelling. The signal strength will be measured in inclusive and differential p(H/T) : 250 < p(H/T) < 450GeV, 450 < p(H/T) < 650GeV et p(H/T) > 650GeV. The LHC will enter the high-luminosity phase in 2026. The characterisation of the planar pixel modules is presented in the context of the ATLAS Inner Tracker (ITk) for the high luminosity LHC. The modules presented in this thesis include LPNHE R&D modules for ITk and future colliders, ITk market survey modules and the active edge modules. Their electrical properties and detection efficiencies have been measured.