Mesure de la corrélation de spin ttbar et de la polarisation du W dans les événements ttbar di-leptonique avec ATLAS

Measurement of ttbar spin correlation and w polarization with the tt di-leptonic channel events at Atlas

• Auteur / Autrice : Liming Chen
• Direction : Emmanuel Monnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Shandong University (Jinan, Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Xueyao Zhang
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cunfeng Feng, Chengguang Zhu, Nuno Castro, Mossadek Talby, Eric Kajfasz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Shenjian Chen

Mots clés

Mots clés libres

LHC

ATLAS

7TeV

Modèle Standard

Spin Corrélation

W

Polarisation

LHC

ATLAS

7TeV

Standard Model

Spin Corrélation

W

Polarization

Résumé

Le modèle standard (SM) est une théorie auto cohérente expliquant les particules élémentaires et leurs interactions. Le grand collisionneur de hadron ou Large Hadron Collider (LHC) a été construit au CERN pour mesurer avec précision les paramètres du SM et en chercher la dernière particule, le boson de Higgs. Le détecteur polyvalent ATLAS, mis en place auprès d’un de ses points d’interaction, couvre la quasi-totalité de l’angle solide et peut détecter les particules issues de collisions proton-proton (pp). Un très grand nombre d’événements ttbar y sont produits et permettent des mesures précises des propriétés du quark top. Les événements contenant exactement deux leptons isolés de charges opposées, au moins deux jets de haute impulsion transverse et une grande énergie manquante, sont considérés comme événements signal ttbar di-leptonique. Pour supprimer le fond, au moins un jet doit être étiqueté de type b. Ce canal a un rapport de branchement plus faible que d’autres canaux mais ses caractéristiques permettent de rejeter significativement le fond QCD et WJet.Cette thèse présente la mesure différentielle de la corrélation de spin ttbar et de l’hélicité du boson W avec les 4.6 fb-1 de données de collisions pp à 7TeV enregistrées en 2011. Les deux mesures appliquent une méthode bayésienne de dé-convolution pour extraire la «vraie» distribution de parton de celle «observée». La régularisation est étudiée dans les différentes analyses. Le spectre différentiel de corrélation de spin combiné de saveur dé-convolué est en accord avec les prédictions NLO SM. Les fractions F0, FL et FR, d’helicité combinée de saveur, du boson W sont également compatibles avec les valeurs NLO SM.

The Standard Model (SM) is a self-consistent theory that explains the elementary particles and interactions. To further confirm the SM theory, the Large Hadron Collider (LHC) was built at CERN to accurately validate the SM and search for the last SM particle, the Higgs boson. The multipurpose ATLAS detector is set up at one of the LHC interaction point. Nearly covering the whole solid angle, it detects particles over a wide range of energies with well-designed sub-detectors to record proton-proton (pp) collision up to a 14TeV center-of-mass energy and a luminosity of 1034 cm-2 s-1. A large number of ttbar events are produced and can be used for precise top quark property studies. Events that decay in exactly two opposite sign isolated leptons, at least two high transverse momentum jets and large missing energy are considered as di-leptonic t tbar signal events. To suppress the background, at least one of jets must be b-tagged. This channel has a lesser branching ratio with respect to other channels but its features allow to reject the QCD and W+jet backgrounds significantly.This thesis presents the differential measurement of ttbar spin correlation and W boson polarization using the 4.6 fb-1 7TeV pp collision data recorded in 2011. Both of the measurements apply Bayesian unfolding algorithm to extract the parton ''true'' spectrum from the ''observed'' one. The regularization is well studied in the different analyses. The combined unfolded spectrum of ttbar spin correlation agrees with the SM NLO prediction at differential level. The extracted W boson helicity combined results of F0, FL and FR fractions are also consistent with SM NLO values.