Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Higgs,couplage,quark top,expérience ATLAS,
Keywords
Higgs,couplage,top quark,ATLAS experiment,
Titre de thèse
Étude du couplage du boson de Higgs au quark top dans les canaux avec deux leptons de même signe avec lexpérience ATLAS au LHC
Probing the Higgs coupling to the top quark in two same sign leptons final states with the ATLAS detector at the LHC
Date
Jeudi 18 Octobre 2018 à 14:00
Adresse
C.P.P.M - 163, avenue de Luminy - Case 902 - 13288 Marseille cedex 09 Amphithéatre
Jury
Directeur de these |
M. Fabrice HUBAUT |
Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) |
Examinateur |
Mme Isabelle WINGERTER-SEEZ |
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP) |
Examinateur |
M. Mauro DONEGA |
ETH Zurich |
Rapporteur |
M. Guillaume UNAL |
CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) |
Rapporteur |
M. Henri BACHACOU |
CEA |
Examinateur |
M. Cristinel DIACONU |
Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) |
Résumé de la thèse
Le Grand Collisionneur de Hadrons (Large Hadron Collider, LHC), au CERN (European Organisation for Nuclear Research), permet de sonder la matière à léchelle subatomique. Après deux ans darrêt pour raison de maintenance et mises à jour, le LHC a redémarré en juin 2015 avec une augmentation de luminosité et dénergie dans le centre de masse de 8 à 13 TeV.
La première partie de ce document traite de la mesure de lefficacité de reconstruction des électrons dans le détecteur ATLAS avec 27.7 fb−1 de données collectées en 2016. Lenvironnement hadronique des collisions voit les leptons être des marqueurs caractéristiques dévènements dintérêt. La mesure de leur efficacité de reconstruction est par conséquent cruciale. Méthode de mesure et destimation des bruits de fond sont présentées pour les électrons et les efficacités sont calculées dans les données et simulations. Les électrons sont reconstruits avec une efficacité variant de 97% à 99%. La précision de la mesure est de lordre du pourcent à bas ET et du pour mille pour ET > 20 GeV. Les résultats ont été utilisés par lensemble des analyses de lexpérience ATLAS utilisant des électrons.
La seconde partie est consacrée à létude du couplage yt entre le boson de Higgs et le quark top. Létude présentée dans ce document cible une mesure directe du couplage yt grâce au mode de production du boson de Higgs en association avec une paire de quark top (ttH). Sept canaux multileptoniques, visant principalement les décroissances du boson de Higgs H → WW∗ et H → tautau, ont été étudiés avec les 36.1 fb−1 de données collectées par lexpérience ATLAS au cours des années 2015 et 2016. Ce document décrit létude du canal le plus sensible au couplage, comptant deux leptons de même charge électrique dans létat final. La discrimination du bruit de fond repose sur des analyses multivariées et lapprentissage de la machine. La stratégie doptimisation est présentée et les résultats détaillés pour le canal 2lSS. La combinaison de tous les canaux associés à la production ttH a rendu possible la mise en évidence, puis lobservation de ce processus par les expériences ATLAS et CMS.
Lanalyse multileptonique pour la recherche de production ttH a été adaptée à la recherche de changement de saveur du quark top avec émission de courant neutre, interdit à lordre de larbre. Les canaux 2lSS et 3l sont étudiés et leurs résultats combinés. Les limites supérieures posées sur les rapports dembranchement des processus B(t → Hu) et B(t → Hc) sont de 0.19 % et 0.16 %, respectivement, et les plus basses à lheure de leur obtention.
Thesis resume
The Large Hadron Collider (LHC) at CERN (European Organization for Nuclear Research) enables physics exploration at subatomic level. After shutting down for planned maintenance in early 2013, the LHC restarted in June 2015, increasing luminosity and centre of mass energy from 8 to 13 TeV.
The first part of this document is dedicated to the electron reconstruction efficiency measurement with the ATLAS detector using 27.7 fb−1 of data collected in 2016. In the intense hadronic environment, leptons are markers of interest for many processes. Precise measurements of their reconstruction efficiency are then crucial. Measurement method and background estimates are detailed for electrons, and results are computed in both data and Monte Carlo simulation samples. Electron reconstruction efficiency varies from 97% to 99%. The measurement accuracy is at the percent and per mille level at low energy and ET > 20 GeV, respectively. Those results have been used in all ATLAS physics analyses involving electrons.
The second part of this manuscript focuses on the Higgs boson coupling yt to the top quark. The analysis aims at a direct measurement of the coupling yt from the associated production of the Higgs boson with a top quark-antiquark pair (ttH). Seven multileptonic channels, mainly targetting Higgs boson decays H → WW∗ and H → tautau, have been studied using 36.1 fb−1 of proton-proton collision data collected in 2015 and 2016. This document focuses on the most sensitive one for the measurement, characterized by a final state with two same-charge leptons. Background discrimination is based on machine learning with multivariate analysis (MVA) techniques. The optimisation strategy is described and results detailed for the lSS channel. Combining all ttH studied decay channels, the ATLAS and CMS experiments independently claimed an evidence, and then observation for the ttH process.
The same methodology has been used in the search for flavour changing neutral currents in top-quark decays, forbidden at tree level. The 2lSS and 3l channels are optimized and their results are combined. The current best upper limits on the branching ratios B(t → Hu) and B(t → Hc) have been set to 0.16 % and 0.19 %, respectively.