Recherche d'évènements à deux quarks top de même charge avec le détecteur ATLAS. Etalonnage du calorimètre hadronique d’ATLAS avec un système laser

Search of events with two same-sign top quarks with the ATLAS detector. Calibration of the ATLAS hadronic calorimeter with a laser system

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Dubreuil
• Direction : Dominique Pallin, Djamel-Eddine Boumediene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules
• Date : Soutenance le 17/10/2014
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Corpusculaire (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Rosnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Viret, Anne-Isabelle Etienvre, Claudio Santoni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eirini Vichou, Frédéric Derue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calorimètres

Quark top

Grand collisionneur de hadrons

Mots clés libres

Modèle Standard

Nouvelle Physique

Quarks top de même charge

ATLAS

LHC

Calorimètre hadronique à tuiles

Étalonnage laser

Leptons de même charge

Standard Model

New Physics

Same-sign top quark

ATLAS

LHC

Tile hadronic calorimeter

Laser calibration system

Same-sign leptons

TileCal

Résumé

Le Modèle Standard de la physique des particules permet de décrire le comportement des particules et leurs interactions. L’une d’elles, le quark top, est la particule élémentaire la plus lourde connue à ce jour. Cette propriété lui confère un rôle privilégié dans les théories dites de Nouvelle Physique, il pourrait se coupler préférentiellement aux nouvelles particules prédites par ces modèles.Cette thèse a été menée auprès du détecteur ATLAS installé au LHC. La première partie de ce travail a porté sur l’étalonnage du calorimètre hadronique, une partie du détecteur servant entre autres à mesurer l’énergie des hadrons produits lors des collisions. Ce calorimètre est étalonné grâce à un système laser, qui envoie des pulses de lumière dans les 9852 canaux du calorimètre. Cette étude a permis de corriger les canaux dont le gain dérive en appliquant des facteurs correctifs aux données. La deuxième partie de cette thèse a été consacrée à la recherche d’évènements à deux quarks top de même charge. La topologie avec deux leptons de même charge permet d’avoir une signature claire et présente peu de bruits de fond prédits par le Modèle Standard. Deux versions de l’analyse sont présentées : l’une avec une partie des données enregistrées par ATLAS en 2012, la deuxième plus optimisée avec le lot complet de données de 2012. Ces optimisations ont améliorées d’un facteur 3 la sensibilité sur le signal. N’ayant pas observé d’excès dans les données, une limite sur la section efficace de production d’évènements à deux quarks top de même charge a été calculée dans le cadre de deux modèles effectifs.

The Standard Model of particle physics is used to describe the behavior of the particles and their interactions. One of them, the top quark, is the heaviest elementary particle. This property gives it a favored role in the New Physics theories, it could interact preferentially with new particles predicted by these models.This thesis was performed using the ATLAS detector at LHC. The first part of this work was on the calibration of the ATLAS hadronic calorimeter, part of the detector which is used to measure the energy of the hadrons produced during the collisions. The hadronic calorimeter is calibrated with a laser system, which sends pulses to the 9852 calorimeter’s channels. With this study, drifting channels were corrected by applying correction factors on the data.The second part of this thesis was dedicated to the search of events with two same-sign top quarks. The topology with a same-sign dilepton pair is used to have a clear signature and show only a few Standard Model backgroud processes. Two versions of this analysis are discussed : one of them with a part of the data collected in 2012 and the other one, with a lot of optimizations and with the complete dataset of 2012. These optimizations permits to improve the sensitivity of the signal by a factor 3. Without any excess observed in the data events, it is possible to calculate a limit on the cross section of the same-sign top quarks pair and interpreted in the case of two effective models.