Theses Year : 2014

Observation of the Higgs particle in γγ events and search for the Higgs particle in Zγ events at ATLAS

Observation du boson de Higgs dans sa désintégration en γγ et recherche de sa désintégration en Zγ avec le détecteur ATLAS

Abstract

This thesis focuses on the searches for the Higgs boson in events with photons in the √ final states, using the full proton-proton collision data collected by ATLAS at s = 7 and 8 TeV in 2011 and 2012. Higgs boson decays to photon pairs or to a photon and a Z boson decaying to di-electrons or di-muons are investigated. The event selection, the main backgrounds, the signal properties, and the statistical discrimination between the signal and background in data and the interpretation of the results in terms of a Standard Model Higgs boson are discussed. In the H → γγ channel a clear excess over the background is seen at a mass of m H = 126.8 ± 0.2(stat) ± 0.7(syst) GeV, with a local significance of 7.4σ. In the rare decay channel H → Zγ no evidence of excess over the background is observed in the mass range 120-150 GeV, and, for a Higgs boson mass near the one obtained from the combined mass measurement in the γγ and 4-lepton final states, m H = 125.5GeV , an upper limit of 11 times the SM prediction, at 95% confidence level, is set on the production cross section times the H → Zγ cross section. One of the most important ingredient for these measurements is the efficient reconstruction and identification of photons, and a precise knowledge of the trigger and identification performance. A significant part of the document is thus devoted to the photon performance optimisation and measurement activities that I carried on in the past three years.
Ce travail de thèse concerne la recherche du boson de Higgs à l'aide de canaux de désintégration contenant des photons dans l'état final, basée sur les données enregistrées par le détecteur ATLAS en 2011 et 2012, à une énergie dans le centre de masse des collisions √ proton-proton s = 7 et 8 TeV. La sélection des évévenements, les principaux bruits de fond, les propriétés du signal, la discrimination statistique entre signal et bruits de fond, ainsi que l'interprétation des résultats en terme de boson de Higgs du modèle standard sont discutés. Dans le canal de désintégration H → γγ, un excès par rapport au niveau de bruit de fond est clairement visible à une masse m H = 126, 8 ± 0, 2(stat) ± 0, 7(syst) GeV et avec une significativité locale de 7, 4σ. En revanche, dans le canal de désintégration rare H → Zγ, aucun excès n'est observé dans la fenêtre de masse allant de 120 à 150 GeV. Ce résultat est interprété comme une limite égale à 11 fois la valeur de la section efficace de production pp → H → Zγ prédite par le modèle standard pour une masse du boson de Higgs de m H = 125, 5 GeV, proche de celle mesurée dans les canaux en γγ et en quatre leptons. Une reconstruction et une identification efficace des photons, ainsi qu'une connaissance précise des performances du système de déclenchement et de l'algorithme d'identification, sont des aspects importants de ces mesures. Une grande partie de ce manuscrit est ainsi consacrée à la description de l'optimisation de ces performances et des activités de mesures que j'ai réalisées pendant ces trois années.
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Dates and versions

tel-01023621 , version 1 (18-08-2014)

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  • HAL Id : tel-01023621 , version 1

Cite

Kun Liu. Observation of the Higgs particle in γγ events and search for the Higgs particle in Zγ events at ATLAS. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01023621⟩
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