Recherche de la production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top et de la production de paires de bosons de Higgs avec les canaux multi-leptons avec le détecteur ATLAS

Searches for associated Higgs Boson production with top quark pair and Higgs pair production in multi lepton final states with the ATLAS detector

• Auteur / Autrice : Merve Nazlim Agaras
• Direction : Djamel-Eddine Boumediene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules
• Date : Soutenance le 09/09/2020
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique de Clermont (2017-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Monteil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Suzanne Gascon-Shotkin, Stefan Guindon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lydia Iconomidou-Fayard, Henri Bachacou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bosons de Higgs

Expérience ATLAS

Grand collisionneur de hadrons

Mots clés libres

Modèle standard

Couplage de Yukawa au quark top

TtH

ATLAS

LHC

Calorimètre hadronique à tuiles

Production de paires de bosons de Higgs

Standard Model

Top Yukawa coupling

TtH

ATLAS

LHC

Tile Hadronic Calorimeter

Multi-leptons

Higgs Boson pair production

Résumé

Depuis la découverte du boson de Higgs à une masse d'environ 125 GeV par les deux collaborations ATLAS et CMS en juillet 2012, il est devenu crucial de mesurer ses propriétés, telles que ses couplages avec d'autres particules, et de rechercher tout écart par rapport aux prévisions du Modèle Standard (SM). Le couplage Yukawa du quark top est proche de l'unité et est le plus fort dans le secteur fermionique. Par conséquent, ce couplage joue un rôle crucial dans la théorie. La détermination de la production de boson de Higgs avec une paire de quarks top (ttH) offre un accès a l'ordre dominant pour mesurer ce couplage. L'analyse de la production de ttH dans le cadre de l'expérience ATLAS exploite plusieurs canaux de désintégration du Higgs, ainsi que différents modes de désintégration des quarks top. Dans cette thèse, l'étude du processus ttH (H → Multi lepton) est présentée dans la topologie où le Higgs se désintègre en WW,ZZ ou tautau, en utilisant un ensemble de données correspondant à une luminosité intégrée de 79,8fb^-1 à √s = 13 TeV, recueillies avec le détecteur ATLAS entre 2015 et 2017. L'amélioration des connaissances sur la modélisation des bruits de fond et un modèle d'ajustement complexe est utilisée avec de nombreux degrés de liberté. Des ajustements particulièrement différents sont présentés afin de comprendre la modélisation du principal bruit de fond irréductible, ttW. En outre, une recherche sur la production de paires de bosons de Higgs dans les états finaux multi leptoniques est présentée. La recherche utilise 139fb^-1 de données issues de collisions proton-proton à une énergie de centre de masse de 13 TeV fournies par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) et enregistrées par l'expérience ATLAS entre 2015 et 2018. Les premières études du canal 2 leptons de même signe sont réalisées afin d'optimiser le point de fonctionnement des leptons et d'estimer les contributions des bruits de fond. La méthode d'ajustement du modèle est appliquée pour estimer les bruits de fond réductibles et calculer la limite supérieure préliminaire prévue.

Since the discovery of the Higgs boson at a mass around 125 GeV by both ATLAS and CMS collaborations in July 2012, it became crucial to measure its properties, such as its couplings to other particles, and search for any deviations from the Standard Model (SM) predictions. The top quark Yukawa coupling is close to unity and the strongest in the fermionic sector. Therefore, this coupling plays a crucial role in the theory. Determination of the associated production of The Higgs boson production with a pair of top quarks (ttH) offers a tree-level access to measuring this coupling. The analysis of ttH production at ATLAS experiment exploits several Higgs decay channel, together with different top quark decay modes. In this thesis, the study of the ttH (H → Multi lepton) process is presented in the topology where the Higgs decays to WW,ZZ or tautau, using a dataset corresponding to an integrated luminosity of 79.8fb^-1 at √s = 13 TeV, collected with the ATLAS detector between 2015-2017. Improved knowledge on the background modelling and the complex fit model is used with many degrees of freedoms. Particularly different fit setups are presented in order to understand the modelling of the major irreducible background, ttW. Furthermore, a search for the SM Higgs boson pair production in the multi lepton final states is presented. The search uses 139fb^-1 of proton-proton collisions data at a centre-of-mass energy of 13 TeV provided by the Large Hadron Collider (LHC) and recorded by the ATLAS experiment in 2015 and 2018. The first studies in two lepton same-sign channel is performed for lepton working point optimisation and estimation of background contributions. Template fit method is applied to estimated the reducible backgrounds and preliminary expected upper limit is calculated.