Calibration de l'échelle d'énergie des jets et mesure de la masse du quark top dans le canal semi-leptonique dans l'expérience ATLAS

Jet calibration and top quark mass measurement in the semi-leptonic channel in the ATLAS experiment

• Auteur / Autrice : Fabrice Balli
• Direction : Bruno Mansoulié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance le 19/06/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de physique des particules (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Mohammed Reza Ansari Foumani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Mansoulié, Mohammed Reza Ansari Foumani, Fabio Maltoni, Patrice Verdier, Jérôme Schwindling, Tancredi Carli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Fabio Maltoni, Patrice Verdier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèle standard (physique)

Collisionneurs de hadrons

Jets (physique nucléaire)

Mesures physiques

Mots clés libres

LHC

ATLAS

Calibration et performance des jets

Masse du quark top

Semi-leptonique

Modèle Standard

LHC

ATLAS

Jet performance and calibration

Top quark mass

Semi-leptonic

Standard Model

Résumé

L'objectif principal de cette thèse est de fournir une mesure aussi précise que possible de la masse du quark top dans son canal de désintégration semi-leptonique. Cette mesure expérimentale est réalisée à l'aide du détecteur ATLAS, installé auprès du LHC, un collisionneur proton-proton. Les motivations principales à cette mesure de précision sont les contraintes qu'elle apporte aux modèles de physique. Par ailleurs, la masse du quark top est un paramètre permettant d'estimer l'état de stabilité du vide dans le cadre du Modèle Standard, à l'échelle de Planck. Les jets sont des objets dont l'étalonnage en énergie est cruciale pour la mesure. Une étude détaillée de cette calibration est présentée, et notamment l'impact des conditions réelles de prises de données sur la performance de ces objets. La mesure de masse utilisant les données prises en 2011 à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV est détaillée. Cette mesure utilise une méthode d'analyse particulière, appelée méthode des templates tridimensionnels. La masse du quark top mesurée est: mtop = 172.01 ± 0.92 (stat) ± 1.17 (syst) GeV. Les données prises en 2012 à une énergie dans le centre de masse de 8 TeV sont aussi analysées, et une mesure préliminaire de la masse du quark top est fournie: mtop = 172.82 ± 0.39 (stat) ± 1.12 (syst) GeV, la combinaison des deux mesures donnant le résultat le plus précis de cette thèse: mtop = 172.64 ± 0.37 (stat) ± 1.10 (syst) GeV.

The main goal of this thesis is to provide a measurement as accurate as possible of the top quark mass in the semi-leptonic decay channel. This experimental measurement is made thanks to the ATLAS detector near LHC, a proton-proton collider. The main interests for this precison measurement are the physics constraints to the theoretical models of fundamental constituents. Besides, the top quark mass is a parameter allowing to have more information on the vacuum stability at the Planck scale within the Standard Model. Jet energy calibration is crucial to this measurement. The impact of real data taking conditions on this calibration and on jet performance is detailed. The top quark mass measurement using 2011 data collected at an energy in the center-of-mass of 7 TeV is presented. It is using a tridimensional template analysis method. The measured top quark mass is: mtop = 172.01 ± 0.92 (stat) ± 1.17 (syst) GeV. The 2012 data collected at an energy in the center-of-mass of 8 TeV are also analysed, and a preliminary result for the top quark mass is provided: mtop = 172.82 ± 0.39 (stat) ± 1.12 (syst) GeV, the combination of both measurements being the most accurate result of this thesis: mtop = 172.64 ± 0.37 (stat) ± 1.10 (syst) GeV.