Mesure de la section efficace de production électrofaible de quark top dans le mode associé W+t dans le canal dilepton auprès de l'expérience ATLAS au LHC - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Search and measurement of the production cross-section of the associated production of a W boson and a top quark at 7 TeV in ATLAS at the LHC

Mesure de la section efficace de production électrofaible de quark top dans le mode associé W+t dans le canal dilepton auprès de l'expérience ATLAS au LHC

Résumé

This document presents the first attempts to measure the single-top production cross-section in the mode associating a W boson and a top quark, using 2.1/fb of pp-collisions data at 7 TeV accumulated with the ATLAS detector at the LHC. The analysis is based on the selection of the dileptonic final states with events featuring two isolated leptons, electron or muon, with significant transverse missing momentum and at least one jet. A first part of this PhD thesis presents a simple cut-and-count analysis based on the early data accumulated in 2010 at 7 TeV, which lead to early limits at 95% CL on the production cross-section. With higher statistics an approach based on boosted decision trees has been developed to improve the discrimination of single top-quark Wt events from background. A template fit to the final classifier distributions has then be performed to determine the cross-section. The expected sensitivity assuming the Standard Model production rate is 3.2σ. The corresponding measured cross-section is determined and found to be : σ(Wt) = 10.2 +/- 4 pb (observed) σ(Wt) = 14.4+/- 4.5 pb (expected), in good agreement with the Standard Model expectation. From this result the CKM matrix element |Vtb| = 0.80+/-0.16 is derived assuming that the Wt production through |Vts| and |Vtd| is small.
Cette thèse est consacrée à la recherche puis à la mesure de la section e fficace de production d'un quark top en association avec un boson W auprès de l'expérience ATLAS, située sur le LHC au CERN. Nous avons dans un premier temps introduit le contexte théorique sur lequel repose cette mesure, en décrivant les modes de production et de désintégration du quark top dans le cadre du Modele Standard aupres d'un collisionneur proton-proton. La description de la production purement électrofaible du quark top, ainsi que l'état de l'art, y sont détaillés et constituent la partie centrale de cette partie. La production associée d'un quark top et d'un boson W met en jeu un état final riche avec des leptons isolés, des jets hadroniques centraux, de l'énergie transverse manquante. La seconde partie porte donc sur la reconstruction, l'identification et l'étalonnage de ces objets dans le détecteur ATLAS. L'établissement de ces performances et de leur maitrise est un élément crucial dans la sélection de notre signal. La recherche des événements W+t a été conduite sur les premiers 35 pb 1 des données enregistrées par le détecteur ATLAS en 2010. L'accent a été mis sur une analyse simple, robuste et basée principalement sur l'utilisation de techniques utilisant les données a fin d'estimer les différents bruits de fond. Une première limite supérieure à 95% de niveau de con fiance sur la section effi cace de production W+t a ainsi été obtenue : σ(Wt) < 110 (112) pb observée (attendue) L'accumulation de la statistique en 2011 a 7 TeV a conduit à une redé finition de notre stratégie de recherche. L'analyse fi nale reprend en partie les techniques utilisées lors de la mesure précédente pour la mesure des bruits de fond, tout en ajoutant de nouvelles techniques. Mais une approche spéciale permettant l'optimisation de la discrimination contre le fond principal au signal, constituté par les événements correspondant a la production de paires de quarks top, a été développée. Cette approche fait usage d'une technique multivariée: les arbres de Décision Boostés (BDT), qui permet d'utiliser les faibles différences cinématiques et topologiques entre le signal et la production de paires de quarks top. Aprés validation de la procédure, la distribution complète de ce discriminant a été utilisée pour l'ajustement de la section effi cace. Enfin, la détermination de la section efficace a été effectuée a l'aide d'un outil statistique bayesien développé au LPSC, permettant le traitement des incertitudes systématiques en termes de parametres de nuisance. La section efficace de la production associée d'un boson W et d'un quark top dans l'état final dileptonique mesurée est : σ(Wt) = 10.2 ± 4 pb (observée) pour une sensibilité attendue dans le cadre du Modele Standard de: σ(Wt) = 14.6 ± 4.5 pb (attendue)
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Dates et versions

tel-00793216 , version 1 (21-02-2013)
tel-00793216 , version 2 (21-11-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00793216 , version 1

Citer

Thomas Delemontex. Mesure de la section efficace de production électrofaible de quark top dans le mode associé W+t dans le canal dilepton auprès de l'expérience ATLAS au LHC. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00793216v1⟩
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