Search for ttH(bb) Production in the Lepton + Jets Channel and Quark Flavour Tagging with Deep Learning at the ATLAS Experiment - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Search for ttH(bb) Production in the Lepton + Jets Channel and Quark Flavour Tagging with Deep Learning at the ATLAS Experiment

Recherche de la production ttH(bb) dans le canal lepton+jets et étiquetage de quarks de saveur lourde par apprentissage profond dans l'expérience ATLAS

Résumé

Since several decades, the predictions of the Standard Model (SM) of particle physics are being probed and validated. One major success of the Large Hadron Collider (LHC) at CERN was the discovery of the Higgs boson in 2012. With the increasing amount of proton-proton collisions recorded with the experiments located at the LHC, precise Higgs measurements are now possible and rare processes are accessible.ATLAS and CMS recently discovered the production process of a Higgs boson in association with a pair of top quarks using LHC RUN II data. The ttH(bb) process allows for a direct measurement of the Top-Yukawa coupling which is the strongest fermion-Higgs coupling in the Standard Model and plays therefore an important role in Higgs physics. The challenging final state with at least 4 b-jets requires an advanced analysis strategy as well as sophisticated b-jet identification methods. b-tagging is not only crucial in the ttH(bb) analysis, but most physics analyses within ATLAS are making use of it. The reoptimisation of the deep-learning-based heavy flavour tagger in ATLAS is shown in this thesis for two different jet collections. Various improvements were made resulting in a drastic performance increase up to a factor two in certain regions of the phase space.The ttH(bb) analysis is performed using 139 fb-1 of RUN II ATLAS data at a centre-of-mass energy of √s=13 TeV. The signal strength, being the ratio of the measured cross-section over the predicted cross-section in the SM, was measured to be 0.43+0.20/-0.19(stat.)+0.30/-0.27(syst.) with an observed (expected) significance of 1.3 (3.0) standard deviations in the inclusive cross-section measurement. In addition, a simplified template cross-section (STXS) measurement in different Higgs pT bins is performed which is possible because of the ability to reconstruct the Higgs boson. The measurement is limited by the capability to describe the challenging irreducible ttbar+bb background and by systematic uncertainties.
ATLAS et CMS ont récemment découvert le processus de production ttH en utilisant les données prises durant le RUN II du LHC. Le processus ttH(bb) permet de mesurer directement le couplage de Yukawa du quark top, qui est le couplage fermion-Higgs le plus grand du modèle standard et joue donc un rôle important dans la physique du boson du Higgs.L'état final de ce processus contient au moins 4 jets provenant de quarks b ce qui nécessite d'établir une stratégie d'analyse avancée ainsi que de développer des méthodes sophistiquées pour l'identification des jets provenant de quarks b. L'étiquetage des quarks b n'est pas seulement crucial pour l'analyse ttH(bb), mais aussi pour la plupart des analyses de physique au sein de l'expérience d'ATLAS. La ré-optimisation de l'étiquetage des quarks de saveurs lourdes basé sur un apprentissage profond dans ATLAS est présentée dans cette thèse pour deux collections de jets différentes. Diverses améliorations ont été apportées, entraînant une augmentation importantes des performances allant jusqu'à un facteur deux dans certaines régions de l'espace des phases.L'analyse ttH(bb) est effectuée en utilisant 139 fb-1 de données enregistrées par ATLAS durant le RUN II à une énergie dans le centre de masse de √s=13 TeV.L'intensité du signal, qui est le rapport entre la section efficace mesurée et la section efficace prédite par le modèle standard, a été mesurée à 0,43+0,20/-0,19(stat.)+0,30/-0,27(syst.) avec une signification observée (prévue) de 1,3 (3,0) déviations standard pour la mesure de la section efficace inclusive. En outre, une mesure simplifiée de la section efficace utilisant des gabarits Monte Carlo en fonction de l'impulsion transverse du boson de Higgs est effectuée.Cette mesure est limitée par la difficulté de simuler correctement le bruit de fond dominant ttbar+bb ainsi que par de grandes incertitudes systématiques.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03254292 , version 1 (08-06-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03254292 , version 1

Citer

Manuel Guth. Search for ttH(bb) Production in the Lepton + Jets Channel and Quark Flavour Tagging with Deep Learning at the ATLAS Experiment. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Université Paris-Saclay; Albert-Ludwigs-Universität (Freiburg im Breisgau, Allemagne), 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASP023⟩. ⟨tel-03254292⟩
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