Thèse soutenue

Study of semi-digital hadronic calorimeter and study of physics channel e+e− → νe¯νe H(H → W+W− → qq¯′qq¯′) in the Circular Electron Positrion Collider of √s = 240GeV
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Auteur / Autrice : Bing Liu
Direction : Imad LaktinehHaijun Yang
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des particules
Date : Soutenance le 20/11/2020
Etablissement(s) : Lyon en cotutelle avec Shanghai Jiao Tong University
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
Laboratoire : Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
Jury : Président / Présidente : Suzanne Gascon-Shotkin
Examinateurs / Examinatrices : Imad Laktineh, Haijun Yang, Jean-Claude Brient, Xiaolian Wang, Manqi Ruan
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Brient, Xiaolian Wang

Résumé

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La découverte du boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS en 2012 ouvre une nouvelle ère pour la physique des particules. Ainsi, les mesures de haute précision des propriétés du boson de Higgs sont l'un des objectifs les plus importants pour les futurs projets de collisionneurs leptoniques tels que ILC, CEPC, CLIC, FCC dans les décennies suivantes. Pour ces futures expériences, l'obtention d'une excellente résolution d'énergie de jet (JER) est très importante pour leurs performances. Afin d'atteindre cet objectif, les algorithmes de flux de particules (PFA) fournissent l'une des approches les plus satisfaisantes. Pour l'application de PFA, des calorimètres à grande granularité sont nécessaires. Le prototype SDHCAL qui est le premier prototype technologique de la famille de calorimètres granulaires développés par la collaboration internationale CALICE, a été construit et exposé à différents faisceaux de particules lors des tests au PS et au SPS du CERN. C'est également l'une des options du calorimètre hadornique proposées pour équiper les détecteurs de base ILD et CEPC. Basée sur les données de faisceaux de test de SDHCAL, cette thèse présente l'étude détaillée du prototype technologique SDHCAL comprenant les mesures d'efficacité et de multiplicité des détecteurs RPC à base de verre, le processus d'homogénéisation de la réponse du détecteur, l'identification des particules et la reconstruction d'énergie. En utilisant les événements muons du faisceau collectés, l'efficacité et la multiplicité du GRPC se situent autour de 96% ± 0.04 et 1.81 ± 0.19. Sur la base des données du faisceau de test de pions 50 GeV et 70 GeV prises en 2018, l'écart relatif de réponse (nHit) des détecteurs passe de 4.9% et 3.9% à 1.8% et 1.4% pour les pions 50 et 70 GeV respectivement. En exploitant les données de test sur faisceaux collectées en 2015, cette thèse adopte la méthode BDT pour étudier l'identification des particules du prototype technologique SDHCAL. Il améliore considérablement l'efficacité de sélection des pions (> 99 %) qui constituent notre signal et également les taux de rejet de (> 99 %) des autres particules qui constituent un fond pour notre signal, par rapport à une méthode classique utilisée auparavant et basée sur une sélection séquentielle. Basée sur la simulation du prototype technologique SDHCAL, cette thèse adopte les méthodes MVA incluant BDT et MLP pour améliorer la linéarité et la résolution de l'énergie reconstruite. Avec l’utilisation des variables corrélées à l'énergie, à l'exception des informations nHit (déjà utilisé dans une méthode standard), la linéarité de l'énergie est améliorée de 3-4 % à 1-2 %. La résolution en énergie a été aussi améliorée de 15 % à 10 GeV et de 3-5 % à des énergies plus élevées (20-80 GeV). Enfin, à partir des échantillons de simulation de CEPC fonctionnant à √s= 240 GeV et en utilisant le calorimètre hadronique DHCAL, cette thèse étudie les constantes de couplage de Higgs g_HWW via le processus de fusion WW : e^+ e^-→ν_e ν ̅_e H (H→W^+ W^-→q(q') ̅q(q') ̅). La précision de la mesure de g_HWW devrait être de 2.24% (stats) ± 4.51 % (sys), y compris les incertitudes statistiques et systématiques