Recherche de la production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top dans les canaux avec deux leptons de même charge à partir du détecteur ATLAS au LHC

Search for Higgs boson production in association with a top quark pair in two same-sign lepton final states with the ATLAS detector at LHC

• Auteur / Autrice : Asma Hadef
• Direction : Pascal Pralavorio, Fabrice Hubaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules et Astroparticules
• Date : Soutenance le 20/10/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Bloch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Djamel-Eddine Boumediene, Lydia Iconomidou-Fayard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrons

Particules (physique)

Quark top

Bosons de Higgs

Mots clés libres

Higgs

Top quark

Couplage de Yukawa

Atlas

Lhc

Physique des particules

Electrons

Run2

Higgs

Top quark

Yukawa coupling

Atlas

Lhc

Particle physics

Electrons

Reconstruction

Run2

Résumé

Le Grand Collisionneur de Hadrons (Large Hadron Collider, LHC) du CERN a redémarré au printemps 2015 pour trois ans (Run 2) avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV.Une mesure précise de l’efficacité de reconstruction des électrons avec le détecteur ATLAS au LHC, est présente dans la première partie de cette thèse en utilisant les données récoltées au cours de l’année 2015. Cela a permis d’extraire les rapports d’efficacité de reconstruction des électrons, lesquels sont utilisés par toutes les analyses d’ATLAS impliquant des électrons. Les résultats montrent d'une part une grande efficacité de reconstruction des électrons avec le détecteur ATLAS, et une bonne compréhension de ses performances d’autre part.La seconde partie de ce manuscrit est dédiée à la recherche de la production associée du boson de Higgs avec une paire de quarks top (bar), qui pourrait permettre une première mesure directe du couplage de Yukawa entre le boson de Higgs et le quark top. Une déviation dans la mesure par rapport aux prédictions du Modèle Standard serait une preuve manifeste de Nouvelle Physique. La signature de l’état final avec deux leptons de même charge électrique électrons ou muons) est examinée en utilisant les premiers 10\% du total de données attendues pour le Run 2. Une méthode améliorant l'estimation des événements avec de faux (non-prompt) leptons a développé}e et est discutée en détails dans ce rapport.

The Large Hadron Collider (LHC) at CERN restarted in spring 2015 for three years (Run2) at an unexplored center-of-mass energy of 13 TeV. A precise measurement of electron reconstruction efficiency in ATLAS, one of the two general purpose experiments of the LHC, is presented in the first part of this thesis with Z→ee data sample recorded in 2015. This allows to extract scale factors between data and simulation that are used by all ATLAS physics analyses involving electrons. The results show the high ability of the ATLAS detector to reconstruct electrons from one hand and the good understanding of its performance on the other hand. The second part of the thesis is dedicated to a search for the Higgs boson production in association with a top quark pair (ttH), which could allow a first direct measurement of the top quark Yukawa couplingand could reveal new physics. The signature with two same-charge light leptons (electron or muon) without a hadronically decaying tau lepton final state is examined using the first 10% of the total expected Run2 dataset. Events with fake (non-prompt) leptons represent the main reducible background of this signature. An improved method to estimate it has been developped and is discussed in details in this thesis. Driving the total error, fake leptons background is found to be 1.5 to 3.6 times higher than in simulation and represent between 32 and 48% of the total background. The best-fit value of the ratio of observed and Standard Model cross sections of ttH production process, combining with other multilepton channels, is 2.5±0.7(stat)+1.1-0.9(syst), and an upper limit on this ratio of 4.9 (2.3 expected) is found at 95% confidence level.