Identification d'électrons et application à la mesure de la section efficace de production du quark top avec le détecteur DØ au TeVatron

Electron identification and its application to the top quark production cross section measurement with the DØ detector at the Tevatron

• Auteur / Autrice : Florian Beaudette
• Direction : Jean-François Grivaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

''Les saveurs lourdes interviennent dans de nombreux canaux de physique cruciaux pour l'étude du modèle standard: désintégration du Higgs en paire de quarks b, identification du quark top pour ne citer qu'eux. L'identification des électrons et des muons dans les jets est l'un des outils utilisés pour l'étiquetage des saveurs lourdes. Dans D0, au Run 1, en l'absence de champ magnétique dans la cavité centrale, seul l'étiquetage par les muons était possible. Au Run 2, avec l'installation d'un aimant supraconducteur, il devenait envisageable de procéder également à un étiquetage par les électrons dans les jets. J'ai conçu l'algorithme de la route dans ce but. Il tire parti des capacités du nouveau détecteur de traces, et exploite les qualités du calorimètre de D0. Ses performances sont étudiées en détail, aussi bien avec des événements simulés que dans les données enregistrées par le détecteur. En particulier, l'efficacité d'identification et le taux de mauvaise identification sont mesurés à l'aide de signaux de physique, et les capacités de la méthode en matière d'identification de quark b sont démontrées. La ''redécouverte'' du quark top offre un cadre d'application particulièrement intéressant pour l'étiquetage des saveurs lourdes à l'aide des leptons dans les jets. En effet, les leptons issus des désintégrations semi-leptoniques des quarks beaux y sont particulièrement durs et centraux. L'analyse est menée dans les canaux electron plus jet et muon plus jet et l'étiquetage des saveurs lourdes par les muons a été effectué dans le cadre de la première mesure de la section efficace de production du quark top au Run 2. Après une optimisation spécifique, la bonne efficacité de la méthode de la route est confirmée. Plusieurs possibilités d'amélioration sont évoquées, l'une des plus prometteuses étant l'extension de l'algorithme aux détecteurs de pied de gerbe. ''

The tagging of heavy flavour quarks is crucial for several standard model studies such as the Higgs boson identification through its decay into b quark pairs, or top quark studies. The reconstruction of electrons and muons inside jets is one of the tools used for heavy flavour tagging. In D0 at Run 1, only soft muon tagging was possible since there was no magnetic field in the central detector. The detector has been upgraded for Run 2, and heavy flavour tagging with electrons became possible thanks to a new superconducting magnet. I developed the so-called road algorithm for this purpose. It benefits from the new capability of the tracker and from the good calorimeter properties. Its performance are studied in detail with generated events as well as with real data. The identification efficiency and the mis-identification rate are determined with physics signals. The capability of the road method for b tagging is demonstrated. Heavy flavour tagging with leptons in jets can be efficiently applied to the top quark ''rediscovery''. Indeed, the leptons from semi-leptonic decays of b quarks are very hard and central. The analysis is carried out in the electron-plus-jet and muon-plus-jet channels simultaneously. For the first measurement of the cross section of top quark production in Run 2, only the tagging with muons is used. The tagging with electrons requires a specific optimization, but once it is performed the good efficiency of the road method is confirmed. Several ways to improve it are proposed. One of the most promising is the extension of the road method to the preshower detectors.