Recherche du boson de Higgs du modèle standard dans la voie de désintégration en leptons taus avec l'expérience CMS au LHC

Search for the Standard Model Higgs boson decaying to tau leptons with the CMS experiment at LHC

• Auteur / Autrice : Lorenzo Bianchini
• Direction : Yves Sirois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bosons de Higgs

Mots clés libres

Higgs

Tau

Cms

SVfit

CLHC

Résumé

Dans cette thèse, je présente mon travail effectué au sein de l'expérience CMS, et consacré à la recherche du boson de Higgs du modèle standard dans sa voie de désintégration en une paire de leptons tau. L'objectif original et la finalité de cette recherche est une contribution à la découverte du boson de Higgs au LHC. Après un résumé du cadre théorique et expérimental de ma thése, j'expose la technique particle-fow développée pour la reconstruction des événements hors ligne enregistrés par CMS. La reconstruction et l'identification des leptons tau dans CMS sont décrites en détail dans la thèse. Une attention particulière est consacrée à la discrimination entre les électrons et les leptons taus qui se désintégrant en voie semi-leptoniques (donnant des neutrinos et des hadrons). Un élément crucial dans l'étude H -> tautau est la reconstruction de la masse invariante. Sur ce sujet, j'ai apporté des contributions originales au développement d'un Dynamical Likelihood Model, appelé SVfit, pour estimer la masse totale de la paire des taus, et qui sera utilisé pour l'analyse. Enfin, une recherche du boson de Higgs SM dans la voie H -> tautau , base sur 4. 9 1/fb de collisions pp à sqrt(s) = 7 TeV, est présentée. Des événements avec une paire de taus sont sélectionnés où l'un se désintégre de façon semi-leptonique (i. E. En hadrons et neutrinos) et l'autre en façon leptonique (i. E. En muons ou électrons et en neutrinos). Aucun excès par dessus aux bruits de fond prédicts par le SM n'a été observé. L'interprétation statistique des résultats à été faite dans le cadre du SM et elle est finalement traduite en limites au 95% CL sur la section efficace du signal

In this thesis, I present my work in the CMS experiment on a search for the standard model Higgs boson decaying into a pair of tau leptons. The original goal and the final aim of this research is a contribution to the discovery of the Higgs boson at the LHC. After a summary of the theoretical framework and of the experimental apparatus, I will describe the particle-flow technique developed for the offline CMS event reconstruction. Tau reconstruction and identification in CMS are described. Particular emphasis is devoted to the discrimination between the electrons and tau leptons decaying semi-leptonically (giving hadrons and neutrinos). A crucial and challenging aspect in the search for the Higgs boson decaying into tau leptons is the reconstruction of the di-tau mass. On this subject, I have provided original contributions in the development of a new likelihood-based technique, called SVfit, which is then used for the analysis. Finally, a search for the Standard Model Higgs boson in the di-tau channel, based on 4. 9 1/fb of pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV, is presented. Events are selected where one tau decays semi-leptonically and the other decays fully- leptonically into neutrinos and lighter charged leptons (electrons or muons). No significant excess over the Standard Model backgrounds is observed. The statistical interpretation of the results is then translated into 95% CL upper limits on the signal cross-section