Recherche de la production associée d'un boson de Higgs et de paires de quark top dans des événements multijet avec le détecteur ATLAS auprès du LHC

Search for the associated production of Higgs boson and top quark pairs in multijet events and calibration of the b-jet trigger for the ATLAS detector at the LHC

• Auteur / Autrice : Giovanni Bartolini
• Direction : Lorenzo Feligioni, Mossadek Talby
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules et Astroparticules
• Date : Soutenance le 06/11/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM) - Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (France)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Déliot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stephen Sekula, Florencia Canelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quark top

Expérience ATLAS

Grand collisionneur de hadrons

Bosons de Higgs

Mots clés libres

Higgs

Bjet trigger

Atlas

Résumé

Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse ont été menés dans le cadre de l'expérience ATLAS au LHC et ils portent sur la calibration de l'efficacité d'identification du quarks b au niveau du système de trigger d’ATLAS et l’analyse des données pour la recherche du ttH (H --> bb) dans un état final complètement hadronique. L'identification des jets de b au niveau du trigger est importante pour toutes les analyses visant des états finaux complètement hadroniques avec plusieurs jets de b. Pour le Run 2, la calibration de cette efficacité d'identification est mesurée avec une méthode basée sur la fonction de vraisemblance dans des événements enrichis en tt di-leptoniques. Les résultats pour l’efficacité du trigger et l'efficacité combinée du trigger avec la reconstruction hors ligne sont présentés. L’analyse de données pour la recherche du ttH (H --> bb) tout-hadronique, état final avec quatre jets b attendus, s'appuie sur le trigger de jets de b. Des autres améliorations ont été réalisées dans la stratégie de discrimination entre le signal et les bruits de fond, basées sur des techniques multivariées, avec une approche en deux étapes. L'étape de reconstruction est utilisée pour effectuer l'association entre les partons et les jets, avec deux BDTs et un discriminant basé sur des fonctions de vraisemblance. L'étape de classification utilise deux BDTs visant une séparation entre le signal et le deux bruits de fond principaux, multi-jet et tt. Un ajustement profile-likelihood sous l'hypothèse de signal plus bruit de fond est utilisé pour obtenir un résultat préliminaire de μ(ttH) de de 1.00 (0.98)_(1.01).

The work presented in this thesis was carried out within the ATLAS experiment at the LHC complex and it involves a calibration of trigger level b-tagging efficiency and a search for ttH (H --> bb) in the all-hadronic channel. The identification of jets coming from the hadronization of b-quarks is instrumental for many physics analyses performed at the LHC, and ATLAS has b-tagging capability starting at trigger level. Physics analyses with b-jets in the final state, but no lepton or missing transverse energy, benefit from using b-jet identification at trigger level. In Run 2, b-jet trigger efficiency is measured using a data sample enriched in tt di-leptonic events, employing a likelihood method. The b-tagging efficiency is extracted for trigger algorithms as well as for the combination between trigger and offline algorithms, and data-to-simulation scale factors are derived. The all-hadronic ttH (H --> bb) channel can benefit from b-jet identification at trigger level as it has four expected b-jets in the final state. Other than this, several improvements have been implemented in the MVA technique used to extract the signal, now divided into reconstruction and classification steps. The reconstruction step involves partons-to-jets association, with two BDTs and a likelihood-based discriminant. The classification step uses two BDTs to discriminate between the signal and the two main background, multi-jet and tt. These are then combined in a profile likelihood fit under the signal plus background hypothesis and a preliminary result for the signal strength μ(ttH) de de 1.00 (0.98)_(1.01) is obtained.