Recherche expérimentale de la brisure spontanée de symétrie électrofaible dans le canal H->gamma gamma et d'une solution au problème de hiérarchie dans ATLAS. Participation à la préparation de l'électronique du calorimètre électromagnétique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Experimental search of the electroweak symmetry breaking in the H->gamma gamma channel and of a solution to the hierarchy problem in ATLAS. Participation to the preparation of the electronics of the electromagnetic calorimeter.

Recherche expérimentale de la brisure spontanée de symétrie électrofaible dans le canal H->gamma gamma et d'une solution au problème de hiérarchie dans ATLAS. Participation à la préparation de l'électronique du calorimètre électromagnétique

Résumé

This thesis deals with the understanding of the spontaneous electroweak symmetry breaking mechanism in the ATLAS experiment at LHC collider, by studying two complementary thematics : the search for the Higgs boson in the H->gamma gamma channel, and a search for extra dimensions in the gluon sector. Tests of the electronic of the electromagnetic calorimeter allowed to validate various cards that were under the responsibility of the LPNHE.

Using full simulation data of the detector allowed us to precisely compute mass resolution of the diphoton system. Due to recent theoretical improvements, signal and background have been studied at the next order of the perturbative development, which increases cross-sections. With regards to the jet background, a study has been done using discriminating variables in order to obtain, for a 80 % photons efficiency, a rejection factor of 7000. The discovery potential benefits from this change of cross-sections and increases by 50 % in comparison with the same analysis done at the leading order. In addition to this, a new analysis using a maximum likelihood method allowed us to increase by 40 % the discovery potential in comparison with our classical analysis. In conclusion, the Higgs boson of 120 GeV/c^2 can be now discovered in this channel with an integrated luminosity of 10 fb^(-1).

Furthermore, naturality problem of the Higgs boson mass can be solved by introducing extra dimensions in which gluons can propagate. We have shown that it was possible to discover extra-dimensions up to a compactication scale of 15 TeV.
Cette thèse s'articule autour de la compréhension du mécanisme de brisure spontanée de symétrie électrofaible dans l'expérience ATLAS au LHC, à travers deux thématiques complémentaires : la recherche du boson de Higgs dans le canal H->gamma gamma et une recherche de dimensions supplémentaires dans le secteur des gluons. Par ailleurs, les tests de l'électronique du calorimètre électromagnétique ont permis de valider la conception des cartes contrôleur et maître SPAC, dont la responsabilité était liée au LPNHE.

Pour la recherche du Higgs dans le canal H->gamma gamma, l'utilisation de données de simulation complète du détecteur a permis de calculer de façon précise la résolution en masse du système diphotons. Concernant le bruit de fond de jets, une étude a été faite avec des variables discriminantes afin d'obtenir, pour une efficacité de 80 % d'identification des photons, un pouvoir de réjection des jets de l'ordre de 7000. Grâce aux progrès théoriques récents, le signal et le bruit de fond ont pu être étudiés à un ordre supérieur du développement perturbatif, ce qui augmente les sections efficaces. Le potentiel de découverte profite de cette augmentation des sections efficaces et augmente de 50 % par rapport à la même analyse faite au niveau fondamental (LO). Enfin, une nouvelle analyse utilisant une méthode de maximum de vraisemblance permet d'améliorer de l'ordre de 40 % le potentiel de découverte par rapport à notre propre analyse classique. Finalement, le boson de Higgs peut maintenant être découvert dans ce canal pour une luminosité intégrée de 10 fb^(-1) pour un Higgs à 120 GeV/c^2

Par ailleurs, le problème de naturalité de la masse du Higgs peut être résolu par l'introduction de dimensions supplémentaires dans lesquelles les gluons peuvent se propager. Nous avons montré qu'il était possible de découvrir l'existence de dimensions supplémentaires jusqu'à une échelle de compactification de 15 TeV.
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Dates et versions

tel-00009292 , version 1 (20-05-2005)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00009292 , version 1

Citer

Marc Escalier. Recherche expérimentale de la brisure spontanée de symétrie électrofaible dans le canal H->gamma gamma et d'une solution au problème de hiérarchie dans ATLAS. Participation à la préparation de l'électronique du calorimètre électromagnétique. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009292⟩
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