Recherche du boson de Higgs en quatre leptons au LHC : étude des événements avec bosons Z et jets b dans l'expérience ATLAS : étude des performances du système de déclenchement du calorimètre électromagnétique pour les hautes énergies transverses

Search for the Higgs boson in 4 leptons at the LHC : study of events with Z bosons and b jets with the ATLAS experiment. Study of the performance of the electromagnetic calorimeter trigger system for high transverse energies

• Auteur / Autrice : Nicolas Morange
• Direction : Bruno Mansoulié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique, Particules, noyaux, cosmologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bosons de Higgs

Leptons

Modèles du boson en interaction

Grand collisionneur de hadrons

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse a pour cadre général la recherche du boson de Higgs dans le canal 4 leptons avec le détecteur ATLAS. La recherche du boson de Higgs, particule prédite par la théorie électrofaible et non encore observée, est l'un des sujets d'étude majeurs des expériences au LHC, dont le but est la compétition du Modèle Standard. Une étude du système de déclenchement de premier niveau du calorimètre électromagnétique est d'abord présentée. Réalisée avec les données acquises en 2010, elle a permis d'améliorer le fonctionnement de ce système pour les dépôts de très haute énergie transverse, et a fourni des incertitudes d'efficacité de déclenchement pour les analyses de recherche de bosons W' et Z'. La mesure dans les données de 2010 de la section efficace de production inclusive de jets b en association avec les bosons Z est ensuite détaillée. Cette mesure, qui est en accord avec les calculs du Modèle Standard, fournit une contrainte importante sur l'un des bruits de fond importants pour la recherche du boson de Higgs en quatre leptons : celui constitué d'un boson Z et de deux quarks b. Afin d'accroître l'efficacité de sélection d'un boson de Higgs se désintégrant en quatre électrons, une reconstruction améliorée des électrons est introduite. Sa validation dans le cas des électrons de désintégration de hadrons lourds est présentée. L'analyse de recherche du boson de Higgs en quatre leptons avec les données acquises en 2011 est enfin décrite, et plusieurs pistes d'amélioration de la sensibilité de l'analyse pour les recherches à basse masse sont explorées.

The framework of the studies presented in this thesis is the search for the Higgs boson in the 4 leptons channel with the ATLAS experiment. The Higgs boson is a particle whose existence is predicted by the Electroweak theory but has not yet been observed, and its search is one of the main research subjects at the LHC, rince its discovery would complete the Standard Model. First, a study of the electromagnetic calorimeter level-one trigger system is presented. Based on data recorded in 2010, it has helped improve the behaviour of the system for very high energy deposits. It has also provided trigger efficiency uncertainties for the analyses searching for W' and Z' bosons. Then the measurement with 2010 data of the cross-section of b-jets production in association with Z bosons is discussed. This measurement, which is in agreement with Standard Model computations, constrains one of the important backgrounds in the search for the Higgs boson in 4 leptons: namely the production of a Z boson am. B-quark pair. In order to increase the selection efficiency for the Higgs boson decaying into four electrons, an improved electron reconstruction is studied. Its validation is presented for electrons from heavy flavour decays. The search analysis of the Higgs boson in the 4 lepton channel is then described, and several possibilities are studied, to increase the sensitivity of the analysis for low-mass searches.