Mesure des sections efficaces de la production du boson de Higgs dans le canal diphoton avec les données complètes du Run-2 de l’expérience ATLAS et contraintes sur les interactions anormales du boson de Higgs

Measurement of Higgs boson production cross sections in the diphoton channel with the full ATLAS Run-2 data and constraints on anomalous Higgs boson interactions

• Auteur / Autrice : Ahmed Tarek Abouelfadl Mohamed
• Direction : Giovanni Marchiori
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'Univers
• Date : Soutenance le 30/09/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Benjamin Fuks
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gregorio Bernardi, Isabelle Wingerter Seez, Suzanne Gascon-Shotkin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Louis Fayard, André David Tinoco Mendes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Expérience ATLAS

Grand collisionneur de hadrons

Sections efficaces (physique nucléaire)

Bosons de Higgs

Mots clés libres

SMEFT

Résumé

Cette thèse présente une mesure de la section efficace différentielle et intégrée de la production du boson de Higgs se désintégrant en deux photons, effectuée avec l’expérience ATLAS au grand collisionneur de hadrons (LHC) avec 139 fb⁻¹de collisions proton–proton à √s = 13 TeV. La mesure de la section efficace dans l’état final à deux photons est faite dans une région ‘fiducial’ en très bon accord avec la sélection expérimentale et comparée avec les prédictions du modèle standard (SM). La mesure est effectuée dans la totalité de la région “fiducial”, et en fonction du moment transverse du boson de Higgs, la rapidité absolue du boson de Higgs, et différentes variables de jet: la multiplicité de jets, le moment transverse de jet principal, la masse invariante des deux jets principaux, et la séparation azimuthal des deux jets principaux. Ces variables sondent précisément la cinématique du boson de Higgs et les propriétés CP. La section efficace dans la région fiducial intégrée est mesurée à 65.2±7.1 ce qui est en excellent accord avec la prédiction du modèle standard de 63.6±3.3 fb. Les sections efficaces différentielles mesurées sont utilisées pour sonder la force et la structure tensorielle des interactions anormales du boson de Higgs avec un lagrangien effectif, qui introduit des interactions supplémentaires de type CP paires et impaires.

This thesis presents the measurement of the fiducial integrated and differential cross sections for the production of the Higgs boson decaying to two photons. The measurement is performed using 139 fb⁻¹ of proton–proton collision data at √s = 13 TeV collected by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. The cross section measurement in the two-photon final state is performed in a fiducial region closely matching the experimental selection and compared to Standard Model (SM) predictions. The measurement is performed for the inclusive fiducial region and differentially for the Higgs boson transverse momentum, the Higgs boson absolute rapidity, and various jet variables including the jet multiplicity, the transverse momentum of the leading jet, the invariant mass of the two leading jets and Azimuthal-angle separation of the two leading jets. These variables probe precisely the Higgs boson kinematic and CP properties. This resulted in a measurement of the inclusive H→ϒϒ fiducial cross-section of 65.2±7.1 fb which is in excellent agreement with the SM predictions of 63.6±3.3 fb.The measured differential cross-sections are used to probe the strength and tensor structure of the anomalous Higgs boson interactions using an effective Lagrangian, which introduces additional CP-even and CP-odd interactions.