Recherche de résonance lourde dans le spectre de masse invariante top-antitop auprès de l'expérience ATLAS du LHC

Search for new physics in the top-antitop channel with the ATLAS experiment at LHC collider

• Auteur / Autrice : Benjamin Dechenaux
• Direction : Sabine Crépé-Renaudin, Pierre-Antoine Delsart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 04/10/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Lucia Di Ciaccio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Magali Estienne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gavin Salam, Roberto Chierici

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique nucléaire

Mots clés libres

Nouvelle physique

Top

Boosté

LHC

ATLAS

Jet

New physics

Top

Boosted

LHC

ATLAS

Jet

Résumé

La présente thèse constitue le compte rendu de l'analyse menée auprès du détecteur ATLAS du LHC et concernant la recherche de processus de création résonante de nouvelles particules se désintégrant en une paire de quarks top. Elle s'articule principalement autour de la notion de jet de hadrons, dont l'identification et la reconstruction est un enjeu capital pour toute mesure essayant de signer l'apparition de quarks top lors de processus de collisions proton-proton. Après une mise en contexte portant sur une description générale des caractéristiques théoriques et expérimentales que présente la thématique de la détection de jets de hadrons dans le détecteur ATLAS, nous présentons une première tentative de validation de la méthode d'étalonnage hadronique local, dont le but est de corriger ces jets des imprécisions de mesure engendrées par le détecteur. Dans la deuxième partie du document figure l'analyse menée sur les 14~fb⁻¹ de données de collisions proton-proton à √s=8~TeV, récoltées lors de l'année 2012, à la recherche de l'apparition de processus de création résonante de nouvelle particules lourdes dans le spectre de masse invariante top-antitop. Pour des particules lourdes, les quarks tops produits lors de la désintégration de ces dernières possèdent une impulsion très grande par rapport à leur masse et la désintégration de tels quarks top conduit souvent à une topologie dans l'état final dite og boostée fg, où le quark top, s'il se désintègre de manière hadronique, est très souvent reconstruit comme un seul jet, de large paramètre de rayon. Le présent travail de thèse propose ainsi une étude préliminaire pour reconstruire et identifier le plus précisément possible ce type de signal, en se basant sur l'étude de la sous-structure des jets de hadrons.

This report presents the analysis conducted with the ATLAS experiment at the LHC and searching for resonnant production of new particles decaying into a pair of top quarks. Top quark reconstruction is mainly build upon the notion of hadronic jets, whose identification and reconstruction is a crucial issue for any measure trying to sign top quark decays from proton-proton collisions processes. After a general description of the theoretical and experimental features of jet reconstruction in the ATLAS detector, we present a first attempt to validate the local hadronic calibration method, which aim at correcting the measurement of these objects from inaccuracies caused by detector effects. In the second part, we present the analysis conducted on 14~fb⁻¹ of proton-proton collision data at √s=8~TeV collected during the year 2012 and searching for resonnant creation of new heavy particles in top-antitop invariant mass spectrum. For heavy particles, the quarks produced in the decay of the latter have a high impulsion with respect to their mass and those top quark decays often results in a so called og boosted fg topology, where the hadronically decaying top quark is often reconstructed as a single jet of large radius parameter. In this context, we present a preliminary study to reconstruct and identify as precisely as possible this type of boosted topologies, based on the study of jet substructure.