Mesure de la production du boson de Higgs standard en association avec une paire de quarks top et antitop et recherche d'un boson de Higgs chargé se désintégrant en une paire de quarks top et bottom à l'aide du détecteur ATLAS au LHC

Measurement of the production of the standard Higgs boson associated to a pair of top and antitop quarks and search for a charged Higgs boson decaying into a pair of t and b quarks with the ATLAS detector at LHC

• Auteur / Autrice : Xuan Yang
• Direction : Johann Collot, Cunfeng Feng, Marine Kuna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique subatomique et astroparticules
• Date : Soutenance le 10/06/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Shandong University (Jinan, Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (Grenoble ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Furget
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Pralavorio, Lianliang Ma, Shenjian Chen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Suzanne Gascon-Shotkin, Zhijun Liang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grand collisionneur de hadrons

Bosons de Higgs

Modèle standard (physique)

Mots clés libres

Physique des particules

Lhc

Boson de Higgs

Particle physics

Lhc

Higgs Boson

Résumé

Le champ Higgs joue un rôle important dans le modèle standard (SM). Il est non seulement responsable de la génération des particules élémentaires, mais aussi du seul champ scalaire du SM. L'étude du boson de Higgs est devenu l'un des sujets les plus populaires au LHC. Il fournit une excellente occasion de sonder les prédictions du SM et de rechercher des signes de nouvelle physique. La nouvelle physique au-delà du SM a généralement un scénario de Higgs plus compliqué et prévoit plus d'un boson de Higgs, et en particulier des bosons de Higgs chargés. La recherche de ces nouvelles particules nous donnera un aperçu direct de la nouvelle physique.Dans cette thèse, deux contributions principales sont présentées : la recherche d'un boson de Higgs lourd et chargé (H +) se désintégrant en t b et la recherche de la production de t t H dans les états finaux multileptoniques. La recherche de H + est réalisée sur les données collectées par le détecteur ATLAS en 2015 et 2016, correspondant à une luminosité intégrée de 36,1 fb-1. Aucun excès significatif de signal H + au-dessus des bruits de fond du SM n'a été observé dans la gamme de masse de 200 GeV à 2000 GeV. La plus grande déviation de l'hypothèse SM seule, obtenue à partir de l'ajustement est observée à 300 GeV, correspondant à une valeur locale de p0 de 1,13%. La recherche de la production de t t H dans l'état final multileptonique est réalisée avec des données collectées au cours de la période 2015-2017, correspondant à une luminosité intégrée de 79,9 fb-1. Le couplage Yukawa du boson de Higgs et du quark top peut être directement déterminé à partir de la mesure de la section efficace de production de   t t H. Cette analyse vise l'observation de la production de   t t H en utilisant uniquement des états finaux multileptoniques. Il existe six états finaux définis par le nombre de leptons légers (électrons ou muons) et de taus hadroniques, et 25 catégories d'événements pour rechercher le signal   t t H et estimer les faux leptons simultanément. Les études de l'état final avec deux leptons de même signe et un tau hadronique sont discutées en détail. Un excès d'événements   t t H par rapport aux autres processus du SM est observé avec une significance observée (attendue) de 1,8 σ (3,1 σ). La section efficace de production de   t t H mesurée est de 294 (+ 182 / -162) fb, ce qui est cohérent avec la prédiction SM

The Higgs field plays an important role in the Standard Model (SM). It is not only responsible for elementary particles generation but also the only scalar field in the SM. Hence study of the Higgs boson becomes one of the most popular topics at LHC. It provides a great opportunity to probe the SM predictions and search for beyond SM evidence. New physics beyond the SM usually has a more complicated Higgs scenario and predict more than one Higgs boson, such as a charged Higgs boson. Searching for these new particles will give us a direct hint of new physics.In this thesis, two main contributions are presented, searching for a heavy charged Higgs boson (H +) decaying to t t H and searching for H + production in multilepton final states. The search for H + is performed with data collected by the ATLAS detector in 2015 and 2016, corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb-1. There is no significant excess of H + signal over the SM backgrounds observed in the mass range from 200 GeV to 2000 GeV. The largest deviation from the SM hypothesis obtained from the fit is observed at 300 GeV, corresponding to a local p0 de 1,13%. The search for t t H prodcution in multilepton final state is performed with data collected during 2015-2017, corresponding to an integrated luminosity of 79.9 fb-1. The Yukawa coupling of the Higgs boson and top quark can be directly determined from the measurement of t t H production cross section. This analysis aims at observation of t t H production using only multilepton final states. There are six final states defined by the number of light leptons (electrons or muons) and hadronic taus, and 25 event categories to search for t t H signal and estimate fake leptons simultaneously. The studies in the final state with two same-sign leptons and one hadronic tau is discussed in detail. An excess of t t H events over other SM backgrounds is found with an observed (expected) significance of 1,8 σ (3,1 σ). The measured t t H production cross section is 294 (+ 182 / -162) fb, which is consistent with the SM prediction.