Mesure de la section efficace de production électrofaible de quark top dans le mode associé W + t dans le canal dilepton auprès de l'expérience ATLAS au LHC

Cross section measurement of the associated production of a top quark with a W boson in the dilepton channel with the ATLAS detector at LHC

• Auteur / Autrice : Thomas Delemontex
• Direction : Arnaud Lucotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique subatomique et astroparticules
• Date : Soutenance le 05/10/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Décamp
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andreas Hoecker, Éric Kajfasz, Leandro Nisati
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marc Besancon, Roberto Chierici

Mots clés

Mots clés contrôlés

Physique nucléaire

Mots clés libres

Quark top

ATLAS

Cross section

Résumé

Le quark top à été découvert en 1995 par les collaboration dzero~et cdf~au TeVatron. De part sa masse très grande de l'ordre de 172.5 GeV, il est difficile à produire et certaines de ces propriétés nécéssitent encore d'être étudiées avec précision. Le Modèle Standard prévoit deux types de production pour le quark top qui sont la production par paires et la production solitaire (''single top''). Si les modes de production par paires sont maintenant bien connus, sa production solitaire l'ai beaucoup moins notamment à cause de faibles taux de production et de forts bruits de fond. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production d'un quark top en association avec un boson W dans le canal dilepton au près de l'expérience ATLAS placée sur le Large Hadron Collider (LHC) au CERN. Deux analyses sont présentées dans ce document. La première mesure mondiale de ce processus, réalisée à l'aide des premiers 35 pb-1 de données, est tout d'abord exposée. Cette mesure se veut simple et robuste et utilise au maximum les données pour les diverses estimations de bruits de fond venant entacher la mesure. Une seconde analyse utilisant cette fois toutes les données 7 TeV recueillies en 2011(4.7 fb-1) est aussi présentée. Cette dernière mesure, de sensitivité beaucoup plus grande, fait appel à des techniques de discrimination poussées utilisant des Arbres de Decision Boostés ainsi qu'un traitement statistique plus performant que celui utilisé précédemment. La valeur mesurée de la section efficace W+t est ensuite utilisée afin de contraindre les secteurs électrofaibles du quark top via une mesure de l'élement de matrice CKM |V_tb|.

The top quark was discovered in 1995 by the D0 and CDF experiments at the TeVatron. Due to its great mass, close to 172.5 GeV, the top quark is difficult to produce and some of its properties still need to be deeply studied. The Standard Model predicts two production modes which are the top quark pair production and the single top production. The top pair production is now well known unlike the single top production which exhibits lower production rates and higher background contamination. This thesis is devoted to the determination of the cross-section of the associated production of a top quark with a W boson in the dilepton channel using the ATLAS detector at the Large Hadron Collider (LHC). Two analyzes are presented in this document. The first analysis corresponds to the first measurement ever of the W+t process using the 2010 ATLAS dataset (35 pb-1 of data). This measurement is simple and robust and uses as much as possible data driven techniques for the various estimates of background contamination. A second analysis that uses the whole 7 TeV dataset collected during 2011 (4.7 fb-1) is also presented. This last study uses advanced discrimination techniques and refined statistical treatments in order to increase the global sensitivity of the measurement. The measured value of the W+t cross section is then used to constrain the top quark electroweak sector via a measurement of the CKM matrix element | V_tb |.