Observation d'une nouvelle particule dans la recherche du boson de Higgs se désintégrant en quatre leptons avec le detecteur ATLAS auprès du LHC

Search for the Higgs boson decaying to four leptons in the ATLAS detector at LHC leading to the observation of a new particle compatible with the Higgs Boson

• Auteur / Autrice : Meng Xiao
• Direction : Claude Guyot, Samira Hassani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Champs, particules, matières
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de rayonnement

Bosons de Higgs

Leptons

Résumé

Cette thèse porte sur l'observation d'une nouvelle particule dans la recherche du boson de Higgs se désintégrant en deux bosons Z qui se désintègrent eux-mêmes en quatre leptons avec le détecteur ATLAS auprès du LHC. Les données utilisées sont celles collectées par l'expérience ATLAS durant les années 2011 et 2012 et correspondant à une luminosité de 4. 8 fb⁻¹ à une énergie de centre de masse de 7 TeV et 5. 8 fb⁻¹ à 8TeV. Les caractéristiques de ce boson sont compatibles avec celles du boson de Higgs du Modèle Standard avec une masse de 126. 5 GeV. Une étude détaillée de l'estimation des bruits de fond provenant des canaux Z+jets et t-tbar à partir des données est présentée. L'analyse est mise à jour en utilisant toutes les données collectées en 2011 et 2012 confirmant la présence d'un boson de Higgs de masse. La thèse contient aussi des études de performance reliées au spectromètre à muons :-La précision de la mesure de la position des fils des chambres à dérive MOT obtenue en utilisant les données du tomographe à rayons X, est exploitée pour améliorer la reconstruction des μ. -Une optimisation du terme provenant des muons dans le calcul de l'énergie transverse manquante est effectuée et est validée. -Une amélioration de la reconstruction des μ dans la région vers l'avant (pseudo-rapidité I π l >2. 5) est présentée, qui utilise la combinaison des traces reconstruites dans le spectromètre avec celles formées par les coups dans les pixels. Cette combinaison améliore la résolution sur le paramètre d'impact des μ. -L'impact des émissions de photons radiatifs par les μ sur la reconstruction des bosons Z et sur l'analyse du Higgs se désintégrant en quatre leptons, est présenté.

The thesis is devoted to the search of the Standard Model Higgs boson in the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider (LHC), in the decaying channel H -> ZZW -> 4l, where the I can be electron or muon. The analysis uses 4. 8 fb⁻¹7 TeV and 5. 8 fb⁻¹8 TeV collision data recorded in ATLAS. The details of the analysis are presented with an emphasis on the background estimation techniques. A clear excess above the expected background is seen around 125 GeV. When the result is combined with other search channels, a Higgs-like particle of the mass -126. 5 GeV is observed. The updated search in the 4l channel using the data corresponding to an integrated luminosity of 4. 6 fb⁻¹and 20. 7 fb⁻¹at Vs = 7 TeV and 8 TeV, respectively is also presented. The thesis also includes a series of performance studies related to the muon reconstruction. T precision measurement of the wire position in MOT chambers using X-ray tomography is presented,and it is shown how it improves the muon reconstruction quality. I show that extending the use of ''combined'' muons to the region of I π l > 2. 5 with the help of the inner detector tracklets improves the momentum resolution and the impact parameter accuracy. The muon term related to the missing energy reconstruction is also investigated, a series of optimisation on the muon term is proposed and validated in order to improve the reconstruction quality.