Time calibration of the High Granularity Timing Detector and measurement of top quarks spin correlation with the ATLAS detector

Abstract

This thesis consists of two mainparts. The first part corresponds to the tim-ing calibration of all channels of the High Gran-ularity Timing Detector (HGTD), a crucialnew detector for the HL-LHC phase-II upgrade.HGTD is designed to enhance the capabilities ofall-Silicon ITK by adding timing measurementto charged-particle trajectories as well as spatialinformation. The timing calibration procedureis proposed to calibrate the distribution of timehit, thits, measured by each HGTD sensor. Thisprocedure is intended to reduce the intrinsictime differences between the sensors to maintaina good temporal resolution of 30 ps-50 ps. Thesecond part is on the measurements of top quarkspin correlation observables in t ̄t events whichrepresents a unique possibility to test the stan-dard model (SM) predictions and probe the newphysics effects. Potential deviations from theSM expectations are parametrised within theframework of the Effective Field Theory (EFT).Furthermore, we present the first proposal fordetecting entanglement in a pair of quarks , aswell as the violation of Bell inequalities (BIs) atLHC.

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Alternative Title

Étalonnage temporel de détecteur de temps hautement granulaire et mesure de la corrélation de spin des quarks top avec le détecteur ATLAS
Abstract

Cette thèse se compose de deux parties principales. La première partie de la thèse est la calibration du temps d’impact des particules mesuré par chaque capteur de détecteur de temps hautement granulaire (HGTD) sur la base d’une simulation dédiée. HGTD est un nouveau détecteur crucial pour la mise à niveau de la Phase-II du HL-LHC et est conçu pour améliorer les capacités des sous-détecteurs ITK en a joutant une mesure du temps aux trajectoires des particules chargées ainsi que des informations spatiales. Une procédure de cor-rection temporelle est proposée pour calibrer la distribution des temps d’impact des particules, thits, mesuré par chaque capteur HGTD. Cette procédure est destinée à réduire les différences de temps intrinsèques entre les capteurs pour maintenir une bonne résolution temporel de 30 ps-50 ps. La deuxième partie porte sur les mesures des observables de corrélation de spin du quark top dans les événements t ̄t, ce qui représente une possibilité unique de tester les prédictions du modèle standard (SM) etde sonder les nouveaux effets physiques. Les écarts potentiels par rapport aux attentes SM sont paramétrés dans le cadre de la théorie des champs effectifs (EFT). De plus, nous présentons la première proposition pour détecter l’intrication quantique dans une paire de quarks, ainsi que la violation des inégalités de Bell (BIs)au LHC.